生物光子疗法在移植前清除器官中的细菌和病毒

巴西和加拿大研究人员开发了一种在移植前使用紫外线和红光照射器官去污的新技术，并在该杂志上发表了一篇题为“在常温离体肺灌注期间使用光疗法灭活供体肺中的丙型肝炎病毒”的文章自然通讯．该研究部分在光学和光子学研究中心(CEPOF)进行，由São Paulo大学(USP)在São Paulo州(巴西)的São Carlos主办。

“这种生物光子技术是革命性的，因为它有助于避免疾病的传播器官移植Vanderlei Bagnato说，他是São保罗大学的正教授，São卡洛斯物理研究所(IFSC-USP)的主任，也是CEPOF的首席研究员。

巴格托托的团队与加拿大多伦多大学的研究人员合作，多伦多大学拥有世界上最大的肺移植项目，仅在2018年就进行了197次这样的手术。这项服务的负责人、胸外科医生马塞洛·赛佩尔说，如果器官能够被净化，移植的数量可能会更高，尤其是当潜在的捐赠者患有乳腺癌时慢性病毒感染比如丙型肝炎。

Cypel说:“到目前为止，已有10名患者接受了生物光子疗法的测试。”“新技术移植器官显著减少病毒载量其中8个病人。这个手术几乎消除了病毒还有两个。”

本文所述的方法涉及紫外线和红光照射，以减少受感染器官中的病毒和细菌负荷，以防止肝炎等疾病向移植受者传播。据巴格托托说，这项技术最初是用于治疗肺部的，但现在正被应用于肝脏和肾脏。“这将大大改善移植受者的术后条件，”他说。“它还将使我们能够使用目前因污染程度而不得不拒绝使用的器官。”

两步去污

肺在移植前通过用保存液替代血液来净化，这一过程被称为灌注，由加拿大的Cypel开发。灌注可以减少病毒和细菌的负荷，但不能完全消除它们。因此，患者在移植后三个月内必须接受抗生素和抗病毒药物治疗。”

“在考虑如何进一步减少或消除移植器官中的病毒载量，特别是丙型肝炎病毒时，我考虑了使用紫外线净化方法的可能性，例如，紫外线净化方法通常用于净化血液。大约四年前，我们开始在São Carlos与Bagnato和他的团队合作。他和他的同事来拜访我们，研究技术。仅仅一个月后，他们就给我们送来了第一台紫外线照射去污机样机。”

“我们São Carlos实验室开发的生物光子去污技术包括两个同时进行的特定程序，”IFSC-USP教授、该项目的参与者克里斯蒂娜·库拉奇(Cristina Kurachi)说。

在灌注期间，当液体在待移植的肺中循环时，临床医生将分子添加到肺组织中，通过波长为660纳米(nm)的红光照射，生物光子去污直接在器官中进行，直到光动力氧化消除组织中的微生物。

同时，病毒载量被循环液体冲走，循环液体通过波长为254 nm的紫外线照射持续去污。

“紫外线照射通过分解细菌和病毒中的分子直接破坏微生物。细菌被杀死，病毒被完全灭活。红光照射可以通过光敏作用间接去污。”Kurachi说。

这种生物光子疗法包括将光敏药物引入灌注液。药物的激活需要氧分子(存在于病毒中)和特定波长(660 nm)的红光照射。当光敏药物沐浴在这种红光下时，它的分子吸收能量，这些能量被转移到病毒中的氧分子上，使它们高度氧化。这会对包括丙型肝炎病毒和HIV-1在内的几种病毒的细胞膜和遗传物质造成不可逆的损伤。

Bagnato说:“灌注溶液很特殊，也非常昂贵。”“它的制作方法是为了保存器官。由于成本的原因，在这个过程中使用的尽可能少。多亏了我们开发的技术和设备，一升的灌注液可以在器官中冲洗数百次，完全清除污染物。”

该方法首次在拒绝移植的人类肺上进行了测试，以确定照射是否可以降低组织病毒载量。据赛佩尔说，手术后发现病毒载量急剧下降。“下一步是对猪的肺进行同样的手术，然后移植，看看这个手术是否会对组织造成生化或形态上的损伤。但它没有，”赛佩尔说。

最后，这项技术在患者身上进行了测试。“在我们进行的前10例移植手术中，这项新技术从捐献给两名患者的器官中消除了丙型肝炎病毒。在另外8名患者中，病毒载量在手术后急剧下降，但7天后又上升了，这些患者必须接受抗病毒治疗3个月。”

“一个重要的发现是，当病毒没有被消除时，它在7天后重新出现在患者的实验室检测中。有了这些信息，我们已经进行了另外两个移植手术，在手术后的第一周集中进行抗病毒治疗。在这两种情况下，病毒都被消除了。”

据巴格托托说，这种生物光子疗法将得到改进，以确保更大幅度地减少病毒和细菌负荷，增加移植成功的机会。“我们的目标是通过光疗法消除移植器官中的所有病毒和细菌污染物。如果是这样的话，甚至可以不用灌注液。”

该项目的临床部分正在由Cypel和他在多伦多的团队进行。IFSC-USP的研究人员设计了新的生物光子技术，开发了仪器，并参与了结果的分析。除了Bagnato和Kurachi, IFSC-USP的巴西团队还包括Natalia Inada。

加拿大已经提交了专利申请，两家跨国公司表示有兴趣研究生产和销售这种设备的可能性。研究人员目前正在巴西实施一项肝脏和肾脏净化计划。

Bagnato说:“多亏了FAPESP RIDC项目引入的理念，这一切才成为可能，它鼓励我们进行国际合作，同时产生实际相关的知识。”