Science重磅：西北大學開發首個器官移植實時監測設備，提前3周預警腎移植排斥反應

生物世界/nagashi

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2023年9月7日，美國西北大學的研究人員在國際頂尖學術期刊 Science 上揭橥了題為：Implantable bioelectronic systems for early detection of kidney transplant rejection 的研究論文。

該研究斥地了一種小型、柔性的植入式生物電子設備，可以一連、實時、歷久監測腎臟的局部溫度和日夜節律轉變，以檢測與移植器官排斥相關的炎癥過程。該設備比今朝的監測方式早三周檢測到器官排斥的警告旌旗，這些額外的時間能夠使大夫更快地進行干涉，改善患者的預后。

據世界衛生組織（WTO）統計，全球每年也許有200萬人需要器官移植，但每年大約只有13萬名患者接管了器官移植。個中，腎臟移植最為常見，手藝也相當成熟，盡量如斯，移植失敗仍或者在任何時間發生——移植后立刻發生或幾年之后，它平日是靜默的，患者或者不會顯現顯著的早期癥狀。

是以，對于移植腎患者，需要歷久監測移植器官的健康狀況，而最簡潔的方式是測量血液中的某些標記物。例如，經由檢測患者血液中的肌酐和尿素氮水平。然而，這些腎功能指標會因為與器官排斥無關的原因而波動，追蹤這些生物標記物既不敏感也不具體，有時會導致假陰性或假陽性。

今朝檢測器官排斥回響的“金尺度”是活組織搜檢，大夫用一根長針從移植器官中提取組織樣本，然后剖析樣本，尋找即將發生排斥回響的跡象。遺憾的是，活組織搜檢如許的侵入性手術有多種并發癥的風險，包羅出血、傳染、痛苦，甚至無意中對四周組織造成損害。此外，活組織搜檢周期較長，或者需要四五天的時間才能獲得究竟，而這四五天對于實時做出護理病人的決意至關主要。

在這項最新研究中，西北大學的研究人員斥地出了首個可以持續實時監測移植器官健康狀況的電子設備。這種超薄、柔軟的植入物能夠貼合在移植腎臟上，直接檢測與炎癥和其他移植排斥回響相關的溫度非常。然后，它經由無線傳輸將數據輸送到四周的智妙手機或平板電腦，以此提醒病人或大夫實時接納干涉辦法。

新型生物電子植入物監測腎移植的排斥回響

具體來說，這種新型生物電子植入物只有0.3cm寬，0.7cm長，220μm厚——比小指甲還小。研究團隊將植入物設計得能夠慎密貼合腎臟，暖和、無縫的接口避免了損壞器官的風險。植入物還包含一個高度活絡的溫度計，能夠檢測腎臟上令人難以置信的稍微溫度轉變（~0.004℃）。所有電子元件都包裹在柔軟的生物相容性塑估中，包羅傳感器、微型紐扣電池和藍牙無線傳輸元件。

新型生物電子植入物具有小巧、柔軟、可拉伸等長處

是以，該設備能夠監測更簡潔、更靠得住的溫度轉變——溫度升高平日陪伴著炎癥，研究人員透露，感知非常溫度升高和溫度非常轉變或者為潛在的移植排斥回響供應早期預警旌旗。研究人員注重到，大鼠移植腎臟的局部溫度在排斥回響事件之前有所升高——有時高達0.6攝氏度，而且其溫度非常轉變頻率更高。與之相印證，在沒有服用免疫按捺劑的大鼠中，在植入物檢測到溫度升高的兩到三天后，血液樣本中的生物標記物就發生了轉變。

研究團隊透露，有時候，固然肌酐和血尿素氮等腎功能指標示意正常，但組織傷害已經發生了。事實上，排異回響導致的血液指標轉變或者要晚幾天才會顯現。

腎臟溫度是急性排斥回響的早期指標

進一步研究表明，比擬今朝的監測方式，這種新型生物電子植入物能夠提前三周檢測到排斥回響的預警旌旗。這段額外的時間能夠使大夫更快地進行干涉，改善患者的治療究竟和健康狀況。此外，該設備能夠供應歷久的、一連的實時監測，而且不會對患者造成額外肩負，尤其是對比活組織檢測。

比擬血液標記物，溫度轉變能夠更早提醒排斥回響

今朝，研究團隊正預備在大型動物模型中測試該系統，同時尋找為紐扣電池充電的方式，以便這種監測能夠持續患者的平生。固然首要研究是用腎臟移植進行的，但研究人員認為它也適用于其他器官移植，包羅肝臟和肺部以及其他疾病。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adh7726