Naukowcy z Brazylii i Kanady opracowali nową technikę odkażania narządów przed przeszczepem za pomocą promieniowania ultrafioletowego i czerwonego. O nowej technice możemy przeczytać w artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications.
Badania są wspierane przez Fundację Badawczą São Paulo – FAPESP w Brazylii.
„Ta biofotoniczna technika jest rewolucyjna, ponieważ pomaga uniknąć przenoszenia chorób podczas przeszczepiania narządów” – powiedział Vanderlei Bagnato, profesor na Uniwersytecie w São Paulo, dyrektor Instytutu Fizyki São Carlos (IFSC-USP).
Grupa profesora Bagnato współpracowała z naukowcami z Uniwersytetu Toronto w Kanadzie, który ma największy na świecie program przeszczepów płuc, przeprowadzając 197 takich operacji w samym tylko 2018 roku. Według chirurga klatki piersiowej Marcelo Cypela, liczba przeszczepów mogłaby być wyższa, jeśli organy byłyby odkażone, zwłaszcza gdy potencjalny dawca ma przewlekłą infekcję wirusową, taką jak wirusowe zapalenie wątroby typu C.
Nowa technika obejmuje napromieniowanie ultrafioletem i czerwonym światłem w celu zmniejszenia obciążeń wirusowych i bakteryjnych w zakażonych narządach, aby zapobiec przenoszeniu chorób, takich jak zapalenie wątroby.
Według profesora Bagnato technika ta została początkowo opracowana do odkażania płuc, ale jest dostosowywana do odkażania wątroby i nerek. „To powinno znacznie poprawić warunki pooperacyjne dla biorców przeszczepów. Umożliwi nam to również korzystanie z narządów, które obecnie musimy odrzucać ze względu na poziom zanieczyszczenia mikrobiologicznego”.
Dwustopniowa dekontaminacja
Płuca są odkażane przed przeszczepem poprzez zastąpienie krwi płynem konserwującym w procedurze znanej jako perfuzja.
„Perfuzja zmniejsza obciążenia wirusowe i bakteryjne, ale nie może ich całkowicie wyeliminować. W rezultacie pacjent musi być leczony antybiotykami i lekami przeciwwirusowymi przez trzy miesiące po przeszczepie” – wyjaśnia Marcelo Cypel.
„Zastanawiając się nad sposobami dalszego zmniejszenia lub wyeliminowania obciążenia wirusowego w narządach do przeszczepu, szczególnie w wirusowym zapaleniu wątroby typu C, rozważałem możliwość zastosowania metod odkażania światłem ultrafioletowym, które są powszechnie stosowane na przykład do odkażania krwi. Tak więc około cztery lata temu rozpoczęliśmy współpracę z profesorem Bagnato i jego zespołem w São Carlos. On i jego koledzy przyjechali odwiedzić nas i poznać nową metodę. Zaledwie miesiąc później wysłali nam pierwszy prototyp urządzenia do odkażania promieniowaniem ultrafioletowym.”
„Technika odkażania biofotonicznego opracowana w naszym laboratorium São Carlos składa się z dwóch określonych procedur wykonywanych jednocześnie” – powiedziała Cristina Kurachi , profesor w IFSC-USP i uczestnik projektu badawczego.
Podczas perfuzji, gdy ciecz krąży w pobranych do przeszczepu płucach, odbywa się biofotoniczne odkażanie poprzez napromieniowanie światłem czerwonym o długości fali 660 nanometrów (nm). W tym samym czasie mikroorganizmy są wypłukiwane przez krążącą ciecz, która jest w sposób ciągły odkażana przez promieniowanie ultrafioletowe o długości fali 254 nm.
„Promieniowanie ultrafioletowe bezpośrednio niszczy mikroorganizmy, rozkładając cząsteczki obecne w bakteriach i wirusach. Bakterie są zabijane, a wirusy są całkowicie inaktywowane. Napromienianie światłem czerwonym odkaża pośrednio w procesie fototerapii”- powiedziała prof. Kurachi.
Ta terapia biofotoniczna obejmuje wprowadzenie leku fotouczulającego do cieczy perfuzyjnej. Aktywacja leku wymaga cząsteczek tlenu (obecnych w wirusach) i napromieniowania światłem czerwonym przy określonej długości fali (660 nm). Gdy lek fotouczulający (fotouczulacz) jest skąpany w tym czerwonym świetle, jego cząsteczki pochłaniają energię, która jest przenoszona do cząsteczek tlenu w wirusie, czyniąc je silnie utlenionymi. Powoduje to nieodwracalne uszkodzenie błon i materiału genetycznego wirusów, w tym wirusa zapalenia wątroby typu C i HIV-1.
„Rozwiązanie perfuzyjne jest wyjątkowe i bardzo drogie” – powiedział prof. Bagnato. „Ze względu na koszty, w procedurze wykorzystuje się jak najmniejszą ilość. Dzięki opracowanej technice i sprzętowi litr perfuzatu można przepłukać przez narząd setki razy, aby całkowicie usunąć zanieczyszczenia.”
Metodę po raz pierwszy przetestowano na ludzkich płucach odrzuconych do przeszczepu, aby ustalić, czy obciążenie wirusowe tkanki można zmniejszyć przez napromieniowanie. Stwierdzono, że obciążenie wirusem drastycznie spadło po takim zabiegu.
Kolejnym krokiem było poddanie świńskich płuc tej samej procedurze, a następnie przeszczepienie ich, aby sprawdzić, czy procedura spowodowała jakiekolwiek biochemiczne lub morfologiczne uszkodzenie tkanki.
Wreszcie technika została przetestowana na pacjentach. „W pierwszych dziesięciu przeszczepach, które wykonaliśmy, nowa technika wyeliminowała wirusa zapalenia wątroby typu C z narządów przekazanych dwóm pacjentom. U pozostałych ośmiu pacjentów obciążenie wirusem spadło gwałtownie po operacji, ale ponownie wzrosło siedem dni później, a pacjenci musieli otrzymać leki przeciwwirusowe leczenie przez trzy miesiące – powiedział.
„Istotnym odkryciem było to, że gdy wirus nie został wyeliminowany, pojawił się ponownie w testach laboratoryjnych pacjenta po siedmiu dniach. Od tego czasu wykonaliśmy dwa inne przeszczepy, w których leczenie przeciwwirusowe skoncentrowało się w pierwszym tygodniu po operacji. Wirus został wyeliminowany w obu przypadkach – powiedział Marcelo Cypel.
Według prof. Bagnato ta biofotoniczna terapia zostanie udoskonalona, aby zapewnić jeszcze większą redukcję obciążeń wirusowych i bakteryjnych, zwiększając szanse na udane przeszczepy. „Naszym celem jest wyeliminowanie wszystkich wirusowych i bakteryjnych zanieczyszczeń w narządach, które mają być przeszczepione”.
Złożono wniosek patentowy w Kanadzie, a dwie korporacje międzynarodowe wyraziły zainteresowanie zbadaniem możliwości produkcji i wprowadzania do obrotu sprzętu potrzebnego do zastosowania omawianej techniki.
