器官移植能拯救许多疾病末期的病患,但真正决定治疗成败的,往往不是手术技术,而是器官能否撑过移植前后那段剧烈的生理压力。最近,比利时安特卫普大学(UniversityofAntwerp)、鲁汶大学(KULeuven)等多个研究机构的科学家发现,铁死亡(ferroptosis)的细胞死亡机制,可能是器官功能恶化的关键因素。团队开发新药FXT-001,能有效抑制铁死亡造成的损伤,并改善猪与人类捐赠肺脏与肝脏的功能。论文刊登于《Cell》期刊。
器官移植最大的挑战在于“缺血再灌流损伤”。当器官离开人体,血液与氧气供应中断,细胞会陷入缺氧;但血流重新接回,大量氧气涌入反引发剧烈的氧化压力。科学家发现,这类损伤与“铁死亡”的细胞死亡机制密切相关。主因为脂质过氧化,当细胞膜脂质在铁离子与氧化反应失控后,会像油脂点燃连锁扩散,最终导致膜结构崩解。研究显示,这种氧化压力的高峰发生在器官重新灌流后一小时内,显示危险时刻比预估更早发生。
为了抑制铁死亡,团队开发具双重作用机制的药物FXT-001。它不但能捕捉自由基(radical-trappingantioxidant),中断脂质氧化的连锁反应,还能与铁离子结合,降低铁催化氧化反应力。换句话说,它同时处理了“火源”与“助燃剂”。团队利用荧光显微镜与分子模拟技术发现,FXT-001会集中细胞粒线体(mitochondria)与内质网(endoplasmicreticulum)等容易发生铁死亡的区域。若改变化学结构,使之失去抓铁力,保护效果就会消失。这表明FXT-001设计并非偶然,而是高度依赖分子结构。
研究员再用猪肝与猪肺模拟实际移植。发现接受FXT-001处理的器官,肝细胞损伤指标如AST、ALT、LDH都大幅下降,代表细胞破坏减少。肺部则能降低水肿与血管渗漏,维持较佳肺功能。更重要的是,团队还使用人类肺脏(判定为不适合移植的器官)测试。左右肺分开灌流后,一侧加入FXT-001,另一侧为对照组。结果显示,接受药物处理的肺脏,水肿度较轻微、重量增加较少;未处理肺脏则逐渐恶化。这点尤其关键。目前不少器官因品质不佳遭放弃,如果能移植前先降低氧化损伤,以前判断无法使用的器官,将来可能都具移植价值。
铁死亡近年是生医研究热门领域。除了器官移植,也认为与中风、心肌梗塞、急性肾损伤与部分神经退化疾病有关。不过,过去许多铁死亡抑制剂的稳定性不足、体内代谢太快或具明显毒性,导致临床转化困难。FXT-001具较成熟的药物特性,水溶性优异、适用静脉注射,并展现相对稳定的安全性数据。
尽管前景可期,FXT-001迈向正式临床仍有许多挑战。团队坦承,目前缺乏器官移植后长期存活数据,且药物对不同病患族群的普遍有效性,仍有待更多验证。但研究透露出,器官移植研究的下一步,可能不只改善保存技术,而是直接介入细胞死亡机制。如果能有效控制移植初期的氧化损伤,许多被判定无法使用的高风险器官,或将重新有移植价值。这对长期面临器官短缺的移植医学而言,可能创造新可能性。

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