5. Создание гомеостата
Большинство научных экспериментов используют короткую перфузию изолированных органов, от нескольких часов до суток. Однако появились экспериментальные работы в которых органы во время перфузии сохранялись в течение нескольких дней с максимум в 17 дней для печени (2024) (1). Я думаю, одной из важнейших задач в настоящее время является создание гомеостатической системы для перфузии изолированных органов, которая была бы способна сохранять органы на установке в течение 3-5 дней с соблюдением надлежащих клинических стандартов. Этого времени будет достаточно для использования практически любых методов регенеративной терапии, в том числе клеточной терапии и генотерапии. Взяв этот рубеж мы сможем развивать идею о создание центров сохранения и восстановления органов при каждой крупной больнице и тем самым значительно масштабировать применение перфузии в клинической практике, не только с целью трансплантации, но и лечения органов с последующей реимплантацией, пока пациент находится на искусственной поддержке.
Требования к создаваемойy нашей системы
1. Конструкция системы состоит из сменяемых блоков. Это позволяет экспериментировать со схемой установки и модернизировать технологии без значительной перестройки конструкции.
2_ В ходе работы система собирает в автоматическом режиме информацию о состояние органа и параметрах перфузионного раствора и на основе полученной информации меняет эти параметры при необходимости.
3_ Система оснащена искусственным интеллектом, который после машинного обучения сможет подбирать параметры и терапию оптимально подходящие для особенностей данного органа.
4_ Важно обеспечить роботизацию всех процессов, от изъятия до имплантации органа на систему.
Пользователь может в случае критической ситуации осуществить самостоятельный перенос головы на перфузионную систему с последующей возможностью взаимодействовать с миром через роботизированное тело.
Общий план разрабатываемой перфузионной системы
Прототип 1 продемонстрирует базовые варианты этих характеристик системы для потенциальных инвесторов. Полноценная система появится в ходе дальнейшей реализации проекта.
Ход сборки гомеостата (подробнее) многое будет меняться.
Схема перфузионной системы (прототип 1)
В данной момент мы собираем систему для длительной перфузии изолированного мозга в контуре с печенью. Схема системы прежде всего основана на двух научных работах (1, 2).
1_ Long-term normothermic machine preservation of human livers: what is needed to succeed? https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpgi.00257.2021#:~:text=Nutrients%20and%20bile%20salts%2C%20generally,should%20allow%20maintenance%20of%20sterility.
2_ Liver protects neuron viability and electrocortical activity in post-cardiac arrest brain injury. https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44321-024-00140-z
Наша схема (версия 7) дорабатывается и будет меняться в зависимости от результатов экспериментов.
Еще схемы с хорошим описанием.
https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7008032 / https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39363050/ / https://www.nature.com/articles/s41598-023-39344-7 /https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1008127524001755?via%3Dihub (голова) / https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8670579/ (печень) /
Вопросы и требования к работе системы (подробнее)
Компании занимающиеся созданием перфузионного оборудования
В сфере систем сохранения органов работают более 25 компаний (см. топ)
TransMedics® / XVIVO / OrganOx / Vivoline Medical AB (ВИВОЛ)
Vivoline Medical AB поставляет продукцию для трансплантации твердых органов в Швеции и за рубежом. Компания предлагает Vivoline LS1, систему с маркировкой CE для перфузии легких ex vivo, которая лечит и тестирует легкие вне тела. Ранее компания была известна как Igelösa Transplantation Science AB. Vivoline Medical AB была основана в 2008 году и базируется в Лунде, Швеция. С 14 июля 2016 года Vivoline Medical AB работает как дочерняя компания Xvivo Perfusion AB (publ).
Российские системы: гомеостат 3 / «EX-STREAM» / аппаратнопрограммного комплекса (АПК) для перфузии изолированной донорской печен /
Функциональные модули имитирующие работу организма
Модуль имитации сердца и сосудов: (Насосы – Трубка — Давление — Канюляция — Поток -> Сбор информации и описание)
Модуль имитации легких: (Оксигенатор – Газоснабжение — > Сбор информации и описание)
Климатический модуль: (Корпус, температура, влажность, стерильность — > Подробное описание)
Поддерживать заданную температуру надо во всей системе в независимости от ее конфигурации. В этот модуль интегрирован дисплей и органы управления системой перфузии. Диапазон поддерживаемых температур должен быть в пределах от -5“C до +40“C с возможностью задавать циклограмму изменения температур.
Органная ванна: (Движение диафрагмы, кожа — > Подробное описание)
Накопительный бак для перфузата (- > Подробное описание)
а часть системы состоит из емкости, куда заливается перфузионная жидкость, и куда она сливается после окончания работы установки, датчик контроля минимального объема жидкости .
Модуль имитации почек: (- > Подробное описание)
Модуль имитации печени / печень: ( Подробное описание) особенности кровоснабжения /
Модуль имитации иммунной системы: (- > Подробное описание)
Перфузионный раствор (основная статья)
Модуль автоматизации работы системы (Сбор материала и описание) Уравление системой / датчика CDI 500 / Микродиализ при трансплантации органов /
Научные модули
Модуль для работы ИИ (сбор информации и описание):
Роботизация процесса + операция (сбор информации + наша система)