Совершенствование алгоритмов распределения донорских органов необходимо для повышения эффективности выполняемых трансплантаций – одновременного сокращения смертности среди кандидатов на пересадку и увеличения продолжительности жизни реципиентов. Опыт США показывает, что достижение этих целей сопряжено с усложнением процесса и увеличением расстояний, на которые необходимо перемещать донорские органы: например, сегодня среднее расстояние, которое преодолевает донорская почка, составляет 706 миль (1136 км).

Очевидно, что уже в скором времени ресурса традиционных подходов к сохранению и транспортировке будет недостаточно – требуются новые решения.

Одним из мировых лидеров в этом направлении является группа под руководством Джозефа Скалеа из Медицинской школы Мэриленда. На протяжении последних лет команда изучает вопрос использования беспилотных летательных аппаратов для транспортировки донорских органов. В 2021 году исследователи сообщили об успешной трансплантации человеку почки, доставленной дроном.

Несмотря на кажущуюся простоту идеи и понятную на первый взгляд реализацию – приделал к беспилотнику контейнер с органом и лети – это очень сложная и многокомпонентная проблема, которая не может быть успешно решена в рамках единичных квазинаучных флэшмобов.

Например, одной из длинного перечня задач является изучение действия вибрации на транспортируемый орган и ее влияния на результаты трансплантаций. Скалеа с коллегами получили очень интересные результаты. Используя экспериментальную модель пересадки сердца мыши, ученые показали, что выживаемость трансплантатов, подвергавшихся вибрации в период консервации, была существенно ниже (красная кривая на рисунке), чем в случаях, когда такого воздействия не было (черная кривая).

Но в чем же заключается негативное действие вибрации на орган? И почему трансплантаты, на которые оказывали такое влияние, теряли свою функцию не сразу, а только через  10-15 дней после пересадки?

Пролить свет на эти вопросы позволили результаты гистологических и иммуногистохимических исследований. Оказалось, что вибрация активировала процессы апоптоза – механизма естественной клеточной гибели. Подтверждением этой гипотезы стали результаты дополнительной серии экспериментов, когда оценивалась выживаемость сердечных трансплантатов, подвергшихся вибрационному воздействию и одновременно действию препаратов, угнетающих апоптоз. При использовании анти-апоптотических соединений результаты стали значительно лучше (синяя и розовая кривые на рисунке).

Авторы подчеркивают, что идея использовать беспилотные летательные аппараты, изначально возникла для сокращения времени транспортировки органа, однако последующие исследования продемонстрировали, что транспортировка – это не только увеличение длительности консервации, но и целый ряд других негативных воздействий на донорский орган. Поэтому новые технологии могут позитивно отразиться на результатах трансплантаций даже в случаях, когда орган не требуется перемещать на большие расстояния.

Scalea JR, Pucciarella T, Talaie T, et al. Successful Implementation of Unmanned Aircraft Use for Delivery of a Human Organ for Transplantation. Ann Surg. 2021;274(3):e282-e288. doi:10.1097/SLA.0000000000003630

Lee YS, Gavzy SJ, Jang J, et al. Transport-Associated Vibrational Stress Triggers Drug-Reversible Apoptosis and Cardiac Allograft Failure in Mice. IEEE J Transl Eng Health Med. 2023;11:145-150. Published 2023 Jan 25. doi:10.1109/JTEHM.2023.3239790