// Sisältö
Vuoden ja päivän ajan sian munuainen oli miinus 150 asteessa. Tekijöiden kuvantamisen ja lämpötilalukemien mukaan sen sisälle ei kasvanut jäätä: kudos jähmettyi lasin tavoin. Sitten se lämmitettiin noin kuudessa minuutissa sisältä päin. Munuaisen verisuoniin oli etukäteen pumpattu rautaoksidihiukkasia eli arkikielellä ruostetta, ja sitten kytkettiin päälle magneettikenttä: mikroaaltouuni, joka lämmittää ruostetta veden sijaan. Perfuusiolaitteessa vuoden säilytetty munuainen tuotti virtsaa. Kolme muuta vitrifioitua munuaista siirrettiin sioille, ja ne muuttuivat heti vaaleanpunaisiksi. Minnesotan yliopiston tutkijaryhmä kuvaa kokeen bioRxivin esijulkaisussa , joka on päivätty 14. lokakuuta 2026.
Vaikka nämä munuaiset tuottavatkin virtsaa, ensimmäisinä tunteina ne puhdistavat verta jätteistä lähes 50 kertaa huonommin kuin tuoreet. Pääepäilty on pakkasneste, johon munuainen liotetaan ennen jäähdytystä. Silti tämä on askel eteenpäin: sian munuainen painaa noin 100 grammaa ja on kooltaan lähellä ihmisen munuaista, kun taas tähän asti ainoat nanolämmityksen jälkeen siirretyt munuaiset olivat noin gramman painoisia rotan munuaisia.
Kolmekymmentäkuusi tuntia jäillä
Luovuttajan elin kulkee nykyään jäillä täytetyssä kylmälaukussa, ja kello käy koko ajan. Sydän ja keuhkot kestävät kuudesta kahdeksaan tuntia, maksa noin 12, munuainen enintään 36. Nämä luvut STAT esitti vuonna 2023, jolloin se mainitsi myös, että Yhdysvalloissa noin 100 000 ihmistä oli jonotuslistalla ja heistä 17 kuoli joka päivä.
Nämä tunnit tekevät jokaisesta siirrosta kilpajuoksun. Elin päätyy usein sille, joka asuu lähimpänä, eikä parhaiten sopivalle. Vastaanottajan immuunijärjestelmää ei myöskään ehditä valmistella, ja lähes kaikki luovuttajan munuaisen saaneet käyttävät hylkimisenestolääkkeitä koko elämänsä. Ne lisäävät infektio- ja syöpäriskiä.
Kuvittele nyt kilpajuoksun sijaan varasto. Munuainen odottaa säilytyksessä kuukausia, ja lääkärit etsivät rauhassa sopivinta vastaanottajaa ja valmistelevat hänet. Kevin Myer, joka johtaa texasilaista elinten hankintajärjestöä LifeGiftiä, kertoi MIT Technology Reviewille , että elinten säilyttäminen vuoden ajan mullistaisi elinsiirrot. Hän kuvittelee pankkeja, joissa olisi kaikenlaisia elimiä eikä pelkkiä munuaisia ja joista oikea elin löytyisi tarvittaessa heti, kun potilas ei voi odottaa, esimerkiksi joidenkin yliannostusten tai ampumahaavojen jälkeen.
Jää viiltää, lämpö halkaisee
Jää on vihollinen. Tavallinen jäädyttäminen tappaa elimen. Solujen vesi muuttuu kiteiksi, jotka repivät kudoksen rikki. Siksi elinten jäädyttämisen sijaan tutkijat yrittävät muuttaa ne lasiksi.
Jään muodostumisen estämiseksi kudos liotetaan kryosuoja-aineissa. Ne toimivat eräänlaisena pakkasnesteenä, ja ne ovat myrkyllisiä. Yksi tärkeimmistä aineosista, etyleeniglykoli, on samaa ainetta, jota autoilijat kaatavat jäähdyttimeen. Mitä vahvempi liuos, sitä paremmin se estää jään muodostumisen ja sitä pahemmin se vahingoittaa soluja.
Jäähdytys on vasta puolet työstä. Lämmittäminen on vaikeampaa. Jos elintä lämmittää ulkoapäin, kuten pakastekanaa sulatetaan altaassa, uloimmat kerrokset lämpenevät ennen ydintä. Hitaasti lämpenevään keskiosaan voi silloin kasvaa jäätä, ja lämpötilaero voi halkaista lasin. Samasta syystä jääkuutio halkeaa, kun sen pudottaa lämpimään juomaan.
Erik Fingerin ja John Bischofin johtama ryhmä ratkaisee tämän nanolämmityksellä. Rautaoksidin nanohiukkasia sisältävä liuos pumpataan munuaisen verisuonten läpi, ja sitten kytketään päälle vaihtuva magneettikenttä. Hiukkaset lämpenevät, joten lämpöä syntyy koko elimeen kerralla sen sijaan, että se hivuttautuisi pinnalta sisäänpäin. Mikään munuaisen osa ei jää muista jälkeen.
Kani, viisi rottaa ja sika
Tällä tarinalla on edeltäjänsä. Vuonna 2009 kryobiologi Gregory Fahy kuvasi kanin , joka sai oman munuaisensa takaisin sen jälkeen, kun elin oli jäähdytetty noin miinus 130 asteeseen. Toinen munuainen poistettiin, ja eläin eli vitrifioidun munuaisen varassa 48 päivää, kunnes se lopetettiin tutkimuksia varten. Se oli ainoa kani, joka selvisi usean joukosta, ja tekijät itse kutsuivat tulosta anekdoottiseksi.
Seuraavan askeleen otti Minnesota vuonna 2023. Noin gramman painoiset rotan munuaiset olivat miinus 150 asteessa jopa 100 päivää. Nanolämmityksen jälkeen ne siirrettiin. Kaikki viisi rottaa selvisi, ja kuukauden kuluessa munuaiset toimivat täysin. Sama Fahy sanoi tuolloin STATille, että munuaiset olivat vaurioituneet pahoin: ”Nämä olivat munuaisia parhaassa iässä ja täydessä terveydessä, ja ne selvisivät täpärästi.”
Siirtyminen yhdestä grammasta sataan kesti kolme vuotta. Kylmyys etenee suuressa munuaisessa hitaammin, eikä vanha liuos ehtinyt suojata sitä jäältä. Ryhmän piti suunnitella uusi seos ja uusi jäähdytysaikataulu.
Mitä liuoksessa on ja miten jäähdytys toimii
Liuoksen nimi on PEZ42, ja sen pitoisuus on 60 %. Se sisältää 22,3 % dimetyylisulfoksidia, 20,8 % etyleeniglykolia, 12,9 % propyleeniglykolia ja kaksi synteettistä jään estäjää. Munuaiseen ladataan liuos miinus 15 asteessa, ja sitten sen läpi ajetaan nanohiukkasliuosta 7–7,5 minuuttia.
Munuaisen ydin jäähtyi keskimäärin 3,15 °C minuutissa. Noin miinus 114 asteessa lämpötila pidettiin tasaisena 100 minuuttia lasin jännitysten purkamiseksi, minkä jälkeen jäähdytettiin puoli astetta minuutissa miinus 150 asteeseen. Lämmitys tapahtui kahdessa vaiheessa, noin 23 ja 32 °C minuutissa, ja kesti 340–350 sekuntia. Se on 14 kertaa nopeammin kuin raja, jonka alapuolella jää alkaa kasvaa hieman laimennetussa liuoksessa lämmityksen aikana.
Mitä 32 munuaista osoittivat
Finger, elinsiirtokirurgi ja yksi työn johtajista, kertoi MIT Technology Reviewille, ettei kymmenen vuotta sitten uskonut onnistumiseen kovin vahvasti. Viimeisen siirron jälkeen hän käveli ulos huoneesta ja sanoi: ”Tämä on iso juttu.” Lämmitetyistä munuaisista hän sanoo yksinkertaisesti: ”Ne muuttuvat heti vaaleanpunaisiksi.”
Kokeessa käytettiin 32 munuaista neljässä ryhmässä: tuore, vuorokausi jäillä, pelkästään kryosuoja-aineessa liotettu ja vitrifioitu. Kahdeksan vitrifioitiin. Useimmat niistä viettivät kylmässä yhdestä seitsemään päivää, ja yksi 366 päivää. Vuoden säilytettyä munuaista ei siirretty. Se testattiin perfuusiolaitteessa, joka pumppaa elimen läpi lämmintä, happea sisältävää nestettä. Se tuotti virtsaa, joskin vähemmän kuin muut.
Kolme vitrifioitua munuaista siirrettiin sioille, ja niitä seurattiin kahden tunnin ajan. Veri virtasi niiden läpi tasaisesti, ja virtsaa ilmaantui heti. Ne tuottivat jopa enemmän virtsaa kuin vuorokauden jäillä pidetyt munuaiset, mutta alle puolet siitä, mitä tuoreet tuottivat (keskimäärin 181 ml sataa kudosgrammaa kohti, kun vertailuluvut ovat 73 ja 411).
Mutta virtsa ei ole todellinen koe. Toimivan munuaisen on puhdistettava verta, ja sitä mitataan kreatiniinipuhdistumalla: kuinka paljon verta munuainen puhdistaa tästä jätteestä minuutissa. Tässä vitrifioidut munuaiset olivat lähes 50 kertaa huonompia kuin tuoreet ja kolme kertaa huonompia kuin jäillä pidetyt (1,0 vastaan 47,8 ja 3,6). Jäillä pidetty munuainen toimii myös heikosti ensimmäisinä tunteinaan, joten oikea vertailukohta on se. Silti ero on suuri.
Mikroskoopissa vitrifioiduissa munuaisissa näkyi vaurioita tubuluksissa. Ne ovat pieniä putkia, joissa munuainen palauttaa veden ja hyödyllisiä aineita takaisin vereen. Siirron jälkeen myös verisuonten seinämät olivat vaurioituneet. Tutkijoiden pääepäilty on myrkyllinen liuos: pelkästään siinä liotetuissa, koskaan jäädyttämättömissä munuaisissa on lähes yhtä paljon vaurioita. Sitä ei voi täysin todistaa, koska näitä munuaisia ei siirretty sioihin.
Puoli läpimurtoa
Kollegat tulkitsevat tuloksen eri tavoin. Kryobiologi Peter Kilbride, Kyros Kairos -yhtiön perustaja, kutsui sitä läpimurroksi, joka ratkaisee puolet ongelmasta. Yllä olevien lukujen perusteella jäätön säilytys ja lämmitys on ratkaistu, mutta munuaisen päätehtävä, veren puhdistus, ei. Harvardin professori Mehmet Toner on työtä lähempänä. Hän on ATP-Bion apulaisjohtaja, ja Yhdysvaltain kansallinen tiedesäätiö rahoittaa työn sen kautta. Hän kertoi Gizmodolle , että monimutkaisen elimen biologinen aika voidaan nyt turvallisesti pysäyttää.
Mitä koe ei ole vielä osoittanut
Tekijät luettelivat rajoitukset itse. Kyseessä on esijulkaisu. Vertaisarviointia ei ole vielä tehty. Siirtoja oli kolme ryhmää kohti, ja seuranta kesti kaksi tuntia, joten kukaan ei tiedä, olisiko sika voinut elää tällaisella munuaisella viikon tai kuukauden. Vuoden säilytystä testattiin yhdellä munuaisella. Lämpömittarit eivät kattaneet koko elintä, joten pieniä jääkiteitä ei voi sulkea pois. Kolmella siialla ei voi edes todistaa, ettei vitrifioitu munuainen ole huonompi kuin jäillä pidetty.
Seuraavaksi ryhmä haluaa siirtää vitrifioituja munuaisia sioille pitkäaikaisesti ja seurata niitä viikkojen ajan. Se etsii myös vähemmän myrkyllisiä kryosuoja-aineita. Sen jälkeen vuorossa ovat ihmisen munuaiset, jotka on hylätty siirtokäytöstä. Finger toivoo, että osa vaurioista paranee itsestään tai voidaan hoitaa perfuusiolaitteessa. Hänen mielestään ihmisen munuaiset saattavat myös sietää prosessin sian munuaisia paremmin.
Ankarin tuomari on jälleen Fahy, mies, jonka kani eli vitrifioidun munuaisen varassa 48 päivää vuonna 2009. Hänen mukaansa palautunut verenkierto on hyvin tärkeä, mutta vauriot huolestuttavat häntä. Hänen tuomionsa: ”Näistä kokeista ei voi päätellä, olisivatko nämä munuaiset voineet ylläpitää elämää vai eivät.”
