Minimally Invasive in Situ Perfusion Method for Targeted AAV Delivery in Native Kidney: Proof of Concept in Pigs
本研究证明了一种在猪身上进行的微创、荧光透视引导下的原位灌注技术的概念验证，该技术能够实现对原生肾脏的高效、靶向腺相关病毒（AAV）递送，同时显著限制脱靶肝毒性。
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慢性肾脏病是一种无声且日益严重的负担，影响着全球数百万人，并往往导致身体无法再从血液中过滤废物。当这种情况发生时，患者必须在透析（一种模拟肾脏功能的机器）或移植之间做出选择。虽然这些方案能维持生命，但它们无法完全恢复健康器官复杂的天然功能，且往往伴随着降低生活质量的显著副作用。近年来，科学家们开始转向基因疗法，试图在肾脏完全衰竭之前对其进行修复或再生。这项工作最有效的工具是被称为腺相关病毒（AAV）的微小、无害的病毒，它们可以被工程化以将遗传指令载入细胞。然而，使用这些病毒进行肾脏治疗面临着一个主要障碍：当注入血液时，肝脏就像一块海绵，会在病毒到达肾脏之前就吸收掉大部分病毒。这不仅使针对肾脏的治疗失效，还存在损伤肝脏的风险。
西班牙的一个研究小组现在展示了一种绕过这一问题的新方法，证明了在不取出器官的情况下，直接向活体肾脏输送基因疗法是可行的。研究人员使用猪作为实验对象，因为猪的器官在大小和功能上与人类肾脏相似。科学家们开发了一种微创技术，能够暂时将单个肾脏从其余循环系统中隔离出来。通过在腿部的一个小穿刺口处穿入细管，他们利用气囊阻断了该肾脏的动脉和静脉，从而创造了一个闭环。随后，他们将一种含有携带基因的病毒的特殊液体直接泵入这个隔离的肾脏中，持续一小时。这种方法让病毒充盈了肾脏组织，同时使其远离血液循环并避开了肝脏。六天后，研究人员发现遗传指令已成功进入肾脏细胞，使这些细胞发出特定的红光，而肝脏则没有任何接收到病毒或遭受损伤的迹象。
该程序在三头雌性猪身上进行了测试，每头动物都在全身麻醉下接受了处理。团队使用了两种不同的体外灌注机（即通常用于在体外维持器官存活的设备）来维持隔离期间肾脏的健康。其中一台是用于保存肾脏移植物的商用设备，另一台则是通常用于心脏-肺支持的泵。在前两头猪的实验中，研究人员仅测试了是否能成功隔离肾脏并在其间泵入液体而不造成伤害。他们确认了肾脏保持了活力，血液循环在程序结束后恢复正常，并仅发现器官皮下有轻微且可控的瘀伤。在第三头猪的实验中，他们引入了携带一种能产生红色荧光蛋白基因的病毒。在完成一小时的灌注后，团队用盐水冲洗了肾脏，以确保没有病毒泄漏回体内。
结果显示，该方法完全达到了预期效果。当研究人员检查受处理的猪时，他们仅在经过灌注的那颗肾脏中检测到了红色荧光信号，而在另一颗肾脏或肝脏中均未发现。显微分析证实，病毒已经进入了肾脏微小的过滤单元和管道，包括构成肾脏主要过滤结构的肾小球及其周围细胞。通常在全身注射时会捕获这些病毒的肝脏，并未显示出病毒存在的迹象，且保持健康。研究人员还注意到病毒出现在膀胱中，这表明部分病毒被自然过滤并通过尿液排出了，这或许解释了为什么肾脏表面的某些细胞也被波及了。在随后的那一周里，猪的表现正常，没有表现出疼痛或痛苦的迹象，且肾脏功能持续良好。
这项研究表明，无需进行大手术或承担肝毒性风险，即可对原生肾脏进行基因治疗。研究人员承认样本量较小，且猪比人类更容易产生血栓，如果该方法应用于人类，可能会带来挑战。他们还指出，在受处理肾脏中观察到的炎症可能是对病毒或其产生的蛋白质的反应，而非手术本身所致。然而，使用两种不同灌注系统的成功表明，该技术具有灵活性，可以利用医院现有的设备进行适配。通过将介入放射学与器官灌注技术相结合，这种方法为开发直接修复肾脏组织的疗法提供了一条潜在路径，未来有望延迟或预防对透析或移植的需求。
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