চৌম্বকীয় ন্যানো পার্টিকেলগুলি ক্রায়োজেনিক স্টোরেজের এক বছর পরে শূকরের কিডনির কার্যকারিতা পুনরুদ্ধার করে এবং পুনরুদ্ধার করে

366 দিনের জন্য −150 ডিগ্রি সেলসিয়াসে সঞ্চিত একটি শূকর কিডনি পুনরায় উষ্ণ করার পরে প্রস্রাব তৈরি করে। একই সংরক্ষণ পদ্ধতির সাথে চিকিত্সা করা অন্যান্য কিডনিগুলি রক্ত ​​​​প্রবাহ ফিরে পায় এবং শূকরগুলিতে প্রতিস্থাপনের পরপরই প্রস্রাব তৈরি করতে শুরু করে।

ফলাফলগুলি দীর্ঘমেয়াদী অঙ্গ ব্যাঙ্কিংকে মানব-প্রাসঙ্গিক মাত্রার কাছাকাছি নিয়ে আসে, কিন্তু তারা প্রমাণ করতে পারে না যে এই কিডনিগুলি জীবনকে টিকিয়ে রাখতে পারে। ট্রান্সপ্লান্ট পর্যবেক্ষণ মাত্র দুই ঘন্টা স্থায়ী হয়েছিল, পরিস্রাবণ ব্যাহত ছিল, এবং বছরের সঞ্চিত কিডনি প্রতিস্থাপনের পরিবর্তে মেশিন পরীক্ষা করা হয়েছিল।

সার্জন এরিক ফিঙ্গার এবং যান্ত্রিক প্রকৌশলী জন বিশফের নেতৃত্বে মিনেসোটা বিশ্ববিদ্যালয়ের দল, একটি বায়োআরক্সিভ প্রিপ্রিন্টে ফলাফলগুলি জানিয়েছে। গবেষণাটি পিয়ার রিভিউ দ্বারা প্রত্যয়িত হয়নি, এবং কোনও মানুষের কিডনি পরীক্ষা করা হয়নি।

দানকৃত অঙ্গ সংরক্ষণের জন্য সাধারণত ঘন্টায় মাপা সময় কেনা হয়। সেই উইন্ডোটিকে মাস বা বছর পর্যন্ত প্রসারিত করা হলে তা আরও নমনীয় মিল, পরিবহন এবং মূল্যায়নের অনুমতি দিতে পারে। এটি ট্রান্সপ্লান্ট দলগুলিকে অস্ত্রোপচারের আগে প্রাপকদের প্রস্তুত করার জন্য আরও সময় দিতে পারে।

নতুন পরীক্ষায় প্রায় 100 গ্রাম ওজনের শূকরের কিডনি ব্যবহার করা হয়েছে, যার পরিসীমা 84 থেকে 132 গ্রাম। এই অঙ্গগুলি ইঁদুরের কিডনির চেয়ে প্রায় 100 গুণ বেশি ভারী ছিল গ্রুপটি পূর্বে সংরক্ষিত এবং ন্যানোওয়ারযুক্ত। তাদের আকার তাদের মানব কিডনি সংরক্ষণের বিকাশের জন্য একটি দরকারী মডেল করে তোলে।

আগের কাজ, প্রকাশিত প্রকৃতি যোগাযোগ 2023 সালে, 100 দিন পর্যন্ত সংরক্ষিত ইঁদুরের কিডনি প্রতিস্থাপনের পরে জীবন সমর্থন করে। বৃহত্তর অঙ্গগুলিতে একই ফলাফল অর্জনের জন্য সরঞ্জামের মাত্রা বাড়ানোর চেয়ে বেশি প্রয়োজন।

তাপ একটি বড় বৃক্কের মধ্য দিয়ে ধীরে ধীরে চলে, যার ফলে এর কেন্দ্রকে দ্রুত ঠান্ডা করা কঠিন হয়ে পড়ে। প্রতিরক্ষামূলক রাসায়নিকগুলি বিভিন্ন অঞ্চলে পৌঁছতে আরও সময় প্রয়োজন। দীর্ঘায়িত এক্সপোজার রাসায়নিক আঘাত বাড়াতে পারে, যখন অসম শীতল বা উষ্ণতা ক্ষতিকারক বরফ এবং ফাটল তৈরি করতে পারে।

গবেষকরা ভিট্রিফিকেশন ব্যবহার করেছেন, যা অঙ্গ এবং এর আশেপাশের দ্রবণকে বরফ-মুক্ত, কাচের মতো অবস্থায় রূপান্তরিত করে। ক্রিওপ্রোটেকটিভ রাসায়নিক বরফ গঠনকে দমন করে। চ্যালেঞ্জ টিস্যুর অগ্রহণযোগ্য ক্ষতি না করেই যথেষ্ট সুরক্ষা প্রদান করছে।

ইঁদুরের কিডনিতে কাজ করে এমন একটি সূত্র শূকরের কিডনির ধীর শীতল অবস্থার অধীনে পর্যাপ্ত সুরক্ষা প্রদান করেনি। দলটি PEZ42 নামে একটি প্রতিস্থাপন তৈরি করেছে। এটিতে বেশ কয়েকটি ক্রিওপ্রোটেক্টেন্ট এবং সিন্থেটিক যৌগ রয়েছে যা বরফ গঠনে বাধা দেয়।

ডেলিভারির জন্য ঘনত্ব এবং তাপমাত্রা উভয় ক্ষেত্রেই সাবধানে নিয়ন্ত্রিত পরিবর্তন প্রয়োজন। গবেষকরা পাতলা প্রতিরক্ষামূলক দ্রবণ দিয়ে 4 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পারফিউশন শুরু করেন। ঘনত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে তারা বিষাক্ততা কমাতে তাপমাত্রা −15 ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচে নামিয়েছে।

কুলিংয়ের মধ্যে −114 ডিগ্রি সেলসিয়াসে 100-মিনিটের বিরতিও অন্তর্ভুক্ত ছিল, দ্রবণের কাচের স্থানান্তরের ঠিক উপরে। এটি কিডনির মধ্যে তাপমাত্রাকে আরও অভিন্ন হতে দেয়। তারপরে অঙ্গগুলি সঞ্চয়ের জন্য ধীরে ধীরে −150 ডিগ্রি সেলসিয়াসে ঠান্ডা হয়।

পদ্ধতিতে পরিমার্জন করার পরে, দলটি আর কোনও সনাক্তযোগ্য ক্র্যাকিং বা বরফ গঠনের রিপোর্ট করেনি। ইমেজিং সফল ভিট্রিফিকেশন সমর্থন করে, যদিও লেখকরা স্বীকার করেছেন যে তাদের পরিমাপ একটি অঙ্গের মধ্যে সর্বত্র মাইক্রোস্কোপিক বরফকে বাদ দিতে পারে না।

রিওয়ার্মিং আরেকটি বাধা সৃষ্টি করে। শুধুমাত্র পৃষ্ঠকে উত্তপ্ত করলে কেন্দ্রটি ঠান্ডা থাকে, সম্ভাব্যভাবে বরফ তৈরি হতে দেয় যখন উষ্ণ বাইরের অঞ্চলগুলি প্রসারিত হয়। দলটি পরিবর্তে শীতল হওয়ার আগে কিডনির রক্তনালীগুলির মাধ্যমে সিলিকা-কোটেড আয়রন অক্সাইড ন্যানো পার্টিকেল বিতরণ করেছিল।

একটি বিকল্প ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ফিল্ড সেই কণাগুলিকে পুরো অঙ্গে তাপ উৎপন্ন করে। ন্যানোওয়ার্মিং নামে পরিচিত এই পদ্ধতিটি পৃষ্ঠ থেকে অভ্যন্তরীণ তাপের উপর নির্ভরশীলতা হ্রাস করে। গবেষকরা তাপীয় চাপের বিরুদ্ধে দ্রুত উত্তাপের ভারসাম্য বজায় রাখতে দুটি পর্যায়ে শক্তি সামঞ্জস্য করেছেন।

340 থেকে 350 সেকেন্ডের মধ্যে কিডনি −150 থেকে আনুমানিক −10 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত উষ্ণ হয়। পরবর্তী পারফিউশন ক্রাইওপ্রোটেক্ট্যান্ট এবং ন্যানো পার্টিকেলগুলিকে ধীরে ধীরে সরিয়ে দেয়। অঙ্গগুলি তখন কার্যকরী মূল্যায়নের মধ্য দিয়ে যেতে পারে।

এই প্রক্রিয়াটি কেবল একটি সাধারণ ফ্রিজার থেকে নেওয়া একটি কিডনি গলানো নয়। এটি উপযোগী রসায়ন, নিয়ন্ত্রিত পারফিউশন, ক্রায়োজেনিক স্টোরেজ এবং বিশেষ রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি সরঞ্জামকে একত্রিত করে। প্রতিটি পর্যায়ে কিডনির গঠন এবং এর জৈবিক কার্যকারিতা উভয়ই সংরক্ষণ করার জন্য যথেষ্ট ভালভাবে কাজ করতে হবে।

মেশিন পরীক্ষার জন্য, দলটি ছয়টি তাজা কিডনির সাথে আটটি ভিট্রিফাইড এবং ন্যানোওয়ার্মড কিডনির তুলনা করেছে, নয়টি 24 ঘন্টার জন্য সঞ্চিত ঠান্ডা এবং নয়টি শুধুমাত্র ক্রায়োপ্রোটেক্টেন্টের সংস্পর্শে এসেছে। মেশিনগুলো দুই ঘণ্টার জন্য ৩৭ ডিগ্রি সেলসিয়াসে রক্তভিত্তিক দ্রবণ সঞ্চালন করে।

স্টোরেজ এক থেকে 366 দিনের মধ্যে স্থায়ী হয়েছিল, যদিও বেশিরভাগ কিডনি মাত্র এক থেকে সাত দিনের জন্য ব্যাঙ্ক করা হয়েছিল। একক বছর-সঞ্চিত অঙ্গটি অন্যান্য ন্যানোওয়ারড কিডনির পরিসরের মধ্যে রক্ত ​​​​প্রবাহ এবং বিপাকীয় কার্যকলাপ পুনরুদ্ধার করে। এর প্রস্রাবের আউটপুট সেই গ্রুপের বেশিরভাগ কিডনির চেয়ে কম ছিল।

ন্যানোওয়ার্মড গ্রুপ জুড়ে, 24-ঘন্টা কোল্ড-স্টোরেজ গ্রুপের গড় প্রস্রাব উত্পাদন প্রায় 29 শতাংশ কম ছিল। সামঞ্জস্যের পরে এই পার্থক্যটি পরিসংখ্যানগত তাত্পর্যে পৌঁছায়নি। ছোট নমুনা মানে ফলাফলটি প্রতিষ্ঠিত করতে পারে না যে পদ্ধতিগুলি সমানভাবে ভাল কাজ করে।

একটি আরো চাহিদাপূর্ণ পরিমাপ, ক্রিয়েটিনিন ক্লিয়ারেন্স, একটি যথেষ্ট ব্যবধান দেখিয়েছে। ন্যানোওয়ার্মড কিডনিতে প্রতি 100 গ্রাম প্রতি মিনিটে এটি গড়ে 4.16 মিলিলিটার, কোল্ড স্টোরেজের পরে 12.56 এবং নতুন নিয়ন্ত্রণে 18.35 এর তুলনায়। এই পরিমাপটি তরল সঞ্চালন থেকে একটি বর্জ্য পণ্য অপসারণ করার জন্য কিডনির ক্ষমতা প্রতিফলিত করে।

ফলাফল তাই আংশিক কার্যকরী পুনরুদ্ধার দেখায়। প্রস্রাব তৈরি করা, সঞ্চালন পুনরুদ্ধার করা এবং অক্সিজেন গ্রহণ করা উৎসাহজনক লক্ষণ, কিন্তু তারা একাই পর্যাপ্ত দীর্ঘমেয়াদী পরিস্রাবণ প্রদর্শন করে না।

অস্ত্রোপচারের পরীক্ষায় প্রতি গ্রুপে তিনটি কিডনি জড়িত ছিল: ন্যানোওয়ারড অঙ্গ, তাজা অঙ্গ এবং কিডনি 24 ঘন্টার জন্য ঠান্ডা সংরক্ষণ করা হয়। এগুলি ছিল তীব্র, অ-বাঁচা পরীক্ষাগুলি অস্ত্রোপচারের সম্ভাব্যতা এবং তাত্ক্ষণিক কার্যকারিতা মূল্যায়ন করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছিল।

ন্যানোওয়ার্মড কিডনিগুলি একইভাবে সঞ্চালন ফিরে পেয়েছে এবং দুই ঘন্টা পর্যবেক্ষণের সময় জুড়ে প্রস্রাব তৈরি করেছে। তবে পরিস্রাবণ কম ছিল। টিস্যু পরীক্ষা মেশিন পারফিউশনের চেয়ে প্রতিস্থাপনের পরে আরও বেশি আঘাতের কথাও প্রকাশ করেছে, যার মধ্যে রয়েছে রক্তনালীগুলির আস্তরণের কোষের ক্ষতি এবং রক্তক্ষরণ।

শুধুমাত্র ক্রাইওপ্রোটেক্টেন্ট কিডনির সাথে তুলনা করা বাকি কর্মহীনতার জন্য রাসায়নিক এক্সপোজার এবং ডেলিভারি অ্যাকাউন্টের পরামর্শ দেয়। এটি শীতল বা পুনরুদ্ধার থেকে অতিরিক্ত আঘাত বাদ দেয় না। দলটি শুধুমাত্র ক্রাইওপ্রোটেক্ট্যান্ট কিডনি প্রতিস্থাপন করেনি, অস্ত্রোপচারের পরে দেখা ক্ষতির উত্স সম্পর্কে সিদ্ধান্ত সীমিত করে।

ছোট নমুনার আকার এবং একক বছরব্যাপী স্টোরেজ পরীক্ষা গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নগুলি অমীমাংসিত রেখে দেয়। দীর্ঘকাল বেঁচে থাকার পরীক্ষাগুলি অবশ্যই পরিস্রাবণ উন্নতি করে, টিস্যুর ক্ষতি নিরাময় করে এবং অঙ্গগুলি টেকসই জীবন সহায়তা প্রদান করতে পারে কিনা তা অবশ্যই প্রতিষ্ঠিত করতে হবে। প্রতিস্থাপনের জন্য প্রত্যাখ্যান করা মানুষের কিডনিগুলিরও আলাদা বৈধতা প্রয়োজন হবে।

লেখকরা প্রযুক্তির দিকগুলিকে কভার করে মিনেসোটা বিশ্ববিদ্যালয়ের পেটেন্টগুলির অতিরিক্ত রিপোর্ট করেছেন। ক্লিনিকাল ব্যবহারের আগে, প্রক্রিয়াটির আরও মানককরণ, অটোমেশন এবং অবশিষ্ট ন্যানো পার্টিকেলগুলির মূল্যায়নের প্রয়োজন হবে।

কৃতিত্বটি একটি চিকিৎসাগতভাবে প্রাসঙ্গিক স্কেলে ব্যাঙ্কিং অঙ্গগুলির দিকে একটি পদক্ষেপ। সেই অঙ্গগুলি নির্ভরযোগ্যভাবে মাস বা বছর ধরে প্রাপকদের সমর্থন করতে পারে কিনা তা নির্ধারক পরীক্ষা থেকে যায়।

এই অধ্যয়নগুলি ন্যানোউর্মিংয়ের ভিত্তি, পূর্বের প্রতিস্থাপনের ফলাফল এবং বৃহত্তর অঙ্গ সংরক্ষণের অবশিষ্ট চ্যালেঞ্জগুলি ব্যাখ্যা করে।

গবেষণার ফলাফল বায়োআরক্সিভ জার্নালে অনলাইনে পাওয়া যায়।