一旦心脏与身体分离，它通常不会持续很长时间。使用现有的冷藏技术，心脏细胞的功能会在4小时后开始失效。如果将这样的心脏移植到患者身上，器官功能障碍的风险会大大增加。由于时间限制，大部分捐献的心脏无法及时移植到患者体内，不得不丢弃。

但现在，加州大学伯克利分校的科学家们找到了一种让心脏组织保持更长时间的方法，这样它在零以下储存 3 天后就可以成功恢复。他们的研究结果发表在《通讯生物学》杂志上。

虽然温度很低，但它不会结冰。

在次零环境中存储对象的方法有哪些？传统的冷冻方法也称为“等压冷冻”，就是将物体冷冻在压力恒定的地方，比如低于标准大气压：当温度降到零以下时，水就会开始结冰。

但冰晶会破坏细胞结构，伤害人体组织，不利于活体器官的保存。那么，如何才能让温度降至冰点以下而不让组织结冰呢？

冰的密度小于水丨图片来源：Johnathon Choate

当水结冰时，它的体积会膨胀。但是如果你把一个硬的容器装满水，把里面的气泡倒掉，然后把容器放进冰箱里，因为没有多余的空间让水结冰，冰点以下的水也可以保持液态。这将防止冰晶损坏人体组织。

这种操作称为“等容过冷”。你也可以做类似的事情，比如把一瓶摇晃过的可乐放在冰箱的冷冻室里，几个小时后你就会得到一瓶“超冻”的可乐。

《超级冷冻》可乐丨图片来源：The Sci Guys

本来是没有冰冻的，但是摇晃瓶子，你会发现里面的可乐很快就凝固了：当二氧化碳气泡释放出来，与液体部分充分接触时，气泡周围就会形成冰晶。


当然，伯克利的科学家们关心的不是“超冻”可乐能否制成冰沙，而是“超冻”心脏能否保留其原有功能。

哪些功能是为成功保留的？

所以科学家们诱导了人类干细胞形成心脏组织，它们可以像真正的心脏一样跳动，跳动的节律接近于人的心律。这种组织也被称为“心脏微生理系统”（MPS）。与此同时，坚硬的容器内已经充满了器官保存液。将跳动的心脏微生理系统放入容器并密封，几乎不留气泡，即可开始进行“等容过冷”操作。

心脏组织冷藏，瓶内灰色为心脏组织，蓝色为保存液。图片来源：doi：10.1038/s42003-021-02650-9

他们把容器放入-3℃的环境中，等待24小时、48小时和72小时后，分三批取出组织，放在接近人体温度的37℃环境中，看看有多少心脏组织碎片可以反弹。结果显示，在-3°C时停止跳动的心脏微生理系统大部分恢复了跳动。具体而言，24 小时后采集的心脏组织样本中有 65% 可以恢复正常的自发性搏动。在 48 小时和 72 小时后切除的心脏组织中，分别有 50% 和 55% 恢复了正常的自发性搏动。

蓝色为已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\n

科学家认为，就心脏复发而言，这样的成功率相当高。考虑到心脏组织之间存在个体差异，并且整个过冷操作中没有使用冷冻保护剂，结果更令人鼓舞。

然而，自发跳动只是心脏组织功能的一部分。此外，研究团队还将测试保存的心脏组织对外部电刺激的反应。如果你听说过心脏起搏器，它的原理是利用电极刺激心肌，促进心肌收缩。而这一次，科学家们还在感冒后将电极插入心脏组织，以检查其性能。

结果发现，大多数（50%-70%）插入起搏电极的心脏组织反应正常。这里的正常意味着这些心脏组织和未冷却对照组在接受电刺激时表现相似。

第二次考试结束了，还有第三次。合格的心脏组织应该对一些治疗心脏的药物有反应。科学家想知道太冷后的心脏组织不能产生这种反应。于是，他们用了1微摩尔/升的异丙肾上腺素作为试题，这是一种用来提高心率的药物。

实验表明，冷冻保存后取出的心脏组织接触药物后，心率明显增加。虽然心率增加的程度与对照组有些不同，但研究人员并不确定这种差距是由冷藏引起的，还是与心脏组织之间的个体差异有关。

心脏组织在过冷后24小时和72小时取出，接触药物后，心率明显增加。图片来源：doi：10.1038/s42003-021-02650-9

 经过各种测试，科学家们终于证实，等容过冷后的心脏组织可以恢复基本功能。此外，免疫荧光染色实验也证实，这种冷冻保存方法没有失去心脏组织的结构完整性。

研究小组认为，这是首次在冷冻保存后成功恢复心脏组织（由干细胞诱导）。虽然复苏不是取自人体的真正心脏组织，但它仍然为心脏移植带来了更多的可能性。

远程心脏传输

现有的心脏保存技术，标准配置是将跳动的心脏放入保存液中冷却，通常只需4-6小时。因此，长期以来，移植心脏难以承受远距离传输。例如，居住在东南沿海的捐赠者可能无法将其捐赠的心脏用于西部省份的患者。

如果有一天，等容过冷技术可以将心脏储存24-72小时，并保证基本功能的正常运行，那么心脏移植的时间窗口就可以大大延长，让更多有需要的患者获得生育的机会。

这项研究是概念的关键证明。然而，一小块心脏组织可以复苏，但并不意味着整个心脏都可以复苏。科学家接下来要做的就是将这项技术的应用范围从组织扩大到器官，让等容冷心尽快投入临床。