冰沙|制作可乐冰沙的原理,能让“超冷冻”的心脏复跳?( 二 )


于是 , 科学家诱导人源性的干细胞形成心脏组织 , 它们能像真实的心脏那样跳动 , 且跳动的节律也与人类心律接近 。 这样的组织也称作“心脏微生理系统”(MPS) 。 与此同时 , 刚性容器里已经装满了器官保存液 。 把跳动着的心脏微生理系统放进容器并密封好 , 几乎不留气泡 , 就可以开始执行“等容过冷”操作了 。

冰沙|制作可乐冰沙的原理,能让“超冷冻”的心脏复跳?
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心脏组织的过冷保存 , 瓶中灰色为心脏组织 , 蓝色为保存液 图片来源:doi: 10.1038/s42003-021-02650-9
他们把容器放进-3°C的环境里 , 等到24小时、48小时和72小时后 , 分三批将组织取出 , 放在接近人类体温的37°C环境中 , 看有多少块心脏组织能够复跳 。 结果显示 , 曾经在-3°C停跳的心脏微生理系统 , 大多数都恢复了跳动 。 具体来说 , 24小时后取出的心脏组织样本中 , 有65%能恢复正常的自发搏动 。 48小时后和72小时后取出的心脏组织 , 分别有50%和55%恢复了正常的自发搏动 。

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蓝色为恢复正常自发搏动的心脏组织样本 , 灰色为部分恢复自发搏动的样本 , 其他样本未能恢复自发搏动 图片来源:doi: 10.1038/s42003-021-02650-9
科学家认为 , 这样的成功率在心脏复跳方面算是相当高了 。 考虑到心脏组织之间还有个体的差异 , 以及整个过冷操作都没有使用冷冻保护剂 , 这样的结果就更令人鼓舞 。
不过 , 自发跳动只是心脏组织功能的一部分 。 除此之外 , 研究团队还要测试保存后的心脏组织对外部电刺激的反应 。 假如你听说过心脏起搏器 , 它的原理就是用电极刺激心肌 , 促进心肌收缩 。 而这次 , 科学家也为过冷后的心脏组织插上电极 , 查看它们的表现 。
【冰沙|制作可乐冰沙的原理,能让“超冷冻”的心脏复跳?】结果发现 , 被插入起搏电极的心脏组织中 , 大多数(50%-70%)作出了正常反应 。 此处的正常 , 指的是这些心脏组织和未经过冷的对照组 , 在接受电刺激时表现相近 。
第二项测试结束 , 又有第三项 。 合格的心脏组织 , 应当对一些治疗心脏的药物有所反应 。 科学家想知道 , 过冷后的心脏组织能不能产生这类反应 。 于是 , 他们用1微摩尔/升的异丙肾上腺素作为考题 , 这是一种用来增加心率的药物 。
实验显示 , 过冷保存后取出的心脏组织暴露在药物之中 , 心率有了显著提升 。 虽然心率提升的程度与对照组有些差距 , 但研究人员并不能确定这个差距究竟是由过冷保存导致的 , 还是与心脏组织之间的个体差异有关 。

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