肾移植领域的重要进展：长时间常温机器灌注（NMP）技术的安全性与可行性验证——NKP1阶段1队列研究报告

研究团队、发表信息与研究背景

本研究由来自英国牛津大学 Nuffield 外科科学系、牛津大学医院 NHS 基金会信托移植科、OrganOx 有限公司、牛津大学工程科学系生物医学工程研究所、牛津大学临床试验研究中心、牛津大学医院细胞病理学与生物化学部，以及奥地利因斯布鲁克医科大学等多个机构的 Richard Dumbill, Simon Knight, James Hunter 等学者共同完成。该研究成果于 2025 年发表在 Nature Communications 期刊（卷：16，期：4584），标题为“prolonged normothermic perfusion of the kidney prior to transplantation: a historically controlled, phase 1 cohort study”。

该研究属于临床医学领域，具体聚焦于器官移植中的器官保存与评估技术。肾脏移植是终末期肾病的最佳治疗方法，但供体器官短缺是主要限制因素。边缘供肾（指因年龄、病史等因素导致质量稍差的供肾）的利用成为扩大供体池的关键。常温机器灌注 是一种新兴的离体保存技术，它通过将加氧的灌流液在 37°C 下循环灌注肾脏血管，使器官在体外维持接近生理状态的功能。与传统的静态低温保存 相比，NMP 被认为具有优化器官功能、评估器官活力以及作为治疗平台进行离体干预的潜力。然而，此前的临床研究多限于移植前数小时的短期灌注，限制了其作为评估和治疗手段的应用潜力。因此，本研究的核心目标是探索并验证将 NMP 时间延长至最长 24 小时的安全性与可行性，同时评估其对移植后临床结果的影响，并探寻可用于预测移植结局的离体生物标志物。

研究设计与详细流程

NKP1 是一项单中心、三阶段、历史对照的阶段 1 队列研究。研究总计纳入了 36 名接受 NMP 处理的供肾移植的受者。研究分为三个阶段，每个阶段连续招募 12 例患者，允许的最大 NMP 时间依次递增：第一阶段最长 6 小时，第二阶段最长 12 小时，第三阶段最长 24 小时。每个阶段结束后，由独立的数据与安全监测委员会进行中期安全性审查，通过后方可进入下一阶段。研究招募了等待名单上的患者进行预先咨询，筛选标准包括成年受者、已故捐赠者（包括心脏死亡后捐赠和脑死亡后捐赠）、初次冷缺血时间 在特定范围内（DCD 供肾≤12小时，DBD供肾≤18小时）等。通过严格的匹配算法（依据供体类型、UK肾脏供者风险指数、诱导免疫抑制剂种类以及灌注前的 CIT），为每位试验组受者匹配了 2 例在过去 5 年于本中心接受传统 SCS 保存肾脏移植的受者，构成了 72 例的历史对照组，以进行安全性比较。

研究的核心流程围绕新型自动化 NMP 设备及其灌注方案展开。该设备由 OrganOx 公司研发，基于其早期原型，旨在实现长达 24 小时、无需操作员持续干预的稳定离体灌注。设备包含离心泵、空纤维氧合器、在线血气传感器、自动加药系统、尿液再循环回路等关键组件，能够对动脉压力、氧气和二氧化碳分压、pH 值等进行自动控制。灌注过程如下：

1. 肾脏获取与准备：供肾按常规程序获取，并经历初始的静态低温保存。在进行 NMP 前，先在后台手术中完成肾脏的准备：包括称重、右肾均进行静脉吻合延长、采用聚四氟乙烯血管移植物吻合所有肾动脉以方便后续连接、插管连接静脉和输尿管。
2. 设备预充与连接：机器用包含人白蛋白、压积红细胞、抗生素、抗凝药、血管舒张剂等成分的灌流液进行预充。通过血气分析精确调整电解质和酸碱度，目标是初始 pH 为 7.1（以避免灌注开始后的碱性过冲）。然后将肾脏从冰浴中移出，放入无菌器官容器，迅速与设备的动、静脉及尿管回路连接。
3. 长时间 NMP 过程：连接后立即开始常温灌注。研究初期动脉压目标设定为 90 mmHg，但因观察到过高的肾血流量，后期调整为 75 mmHg。整个灌注期间，设备自动记录并调节各项参数（压力、温度、肾血流量、血气、尿量等）。通过三个预先编程的注射泵持续输注胰岛素/葡萄糖、0.45% 生理盐水（必要时更换为高渗葡萄糖或前列环素钠以应对血管收缩）。产生的尿液进行再循环，以维持代谢和渗透压稳定。灌注时长由临床物流决定，而非人为刻意延长，最长达到了 23.4 小时。
4. 移植手术：当受者手术准备就绪，将肾脏从 NMP 设备上取下，用冷保存液再次冲洗（此段时间为“第二次冷缺血时间”），随后按标准临床实践进行移植手术。
5. 样本采集与数据分析：在灌注前、灌注期间（定期采样）、移植后即刻以及术后第 1-4 天，系统地采集了肾脏组织活检、灌流液、尿液和受者血液样本。这些样本用于分析组织病理学变化（评估缺血再灌注损伤）、监测灌流液生化和损伤标志物（包括谷胱甘肽 S 转移酶 π、肝型脂肪酸结合蛋白、白细胞介素 18、乳酸脱氢酶、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白等），并与移植后的临床结局（如移植物功能延迟恢复、估算肾小球滤过率）进行关联分析。数据分析采用描述性统计、相关性分析、t 检验、Wilcoxon 秩和检验等方法，比较试验组与对照组，并探寻 NMP 相关指标与预后的关系。

主要研究结果

研究的主要终点（安全性指标） 为 30 天移植物存活率，在试验组和对照组均为 100%（36/36 vs 71/71）。没有发生与 NMP 干预直接相关的严重不良事件，术后并发症谱与常规肾移植人群相似，未发现与 NMP 相关的感染并发症或微生物污染证据。这明确证实了长达 24 小时的肾 NMP 在临床上是安全的。

次要终点和探索性结果 揭示了更多细节：

1. 临床结局对比：尽管试验组的总保存时间（中位数 15.7 小时）显著长于对照组（8.9 小时），但两组的临床结局无统计学差异。延迟移植肾功能的发生率、移植后 30 天、3 个月和 12 个月的估算肾小球滤过率均相当（例如 12 个月 eGFR：试验组 46.3 vs 对照组 49.5 ml/min/1.73m²）。这表明，即使 NMP 替代了部分冷缺血时间，在本研究设计中并未显示出比单纯 SCS 更优的疗效。在探索性分析中，即使将试验组与总保存时间匹配的对照组进行比较，结果依旧没有差异。值得注意的是，NMP 的应用改变了移植手术的后勤安排，使得更多手术能在日间进行。

2. NMP 系统性能与生理调控：研究详细表征了 NMP 期间的器官生理状态。肾血流量在灌注 2 小时后趋于稳定。灌流液环境得到良好控制：氧气和二氧化碳分压、pH 值、电解质、葡萄糖、乳酸等参数均维持在生理或接近生理的范围内。一个有趣的发现是，灌流液中的乳酸水平在灌注期间持续下降，这可能提示在充分氧合的灌注下，肾脏能够有效代谢乳酸。这些数据共同证明了该系统能够维持长达 24 小时的离体稳态，为实现长时间灌注提供了技术基础。

3. 灌注持续时间与结局的关系：探索性分析未发现 NMP 持续时间或其占总保存时间的比例与 DGF 或长期肾功能有显著关联。但发现移植后第 2 天的血清 NGAL 水平与灌注时长及总保存时间呈正相关。此外，组织学上显示肾小管损伤有所改善的肾脏，其平均灌注时间显著长于损伤加重的肾脏。

4. 离体评估指标与生物标志物：这是本研究最具价值的发现之一。

   • 血流动力学指标：灌注早期（2小时内）的血管阻力 在有高血压病史或存在供体血管病变的肾脏中显著更高。一例因血管阻力异常增高而被弃用的肾脏，其曲线明显区别于其他肾脏。
   • 离体肾功能指标：如肌酐清除率、尿量、钠排泄分数等，在移植后立即功能良好组与延迟功能组之间的差异有限。
   • 损伤生物标志物：灌流液中早期（2小时）的损伤标志物浓度与移植后早期功能密切相关。特别是谷胱甘肽 S 转移酶 π 和肝型脂肪酸结合蛋白 在功能延迟恢复组中的浓度显著高于立即功能组。
   • 预测长期功能的生物标志物：最关键的发现是，GST-π 在灌注期间的浓度变化值 与移植后 12 个月的 eGFR 显示出极强的相关性。这一关联在调整多重比较后仍然显著。线性模型分析表明，GST-π Δ 和供者年龄是决定 12 个月肾功能的两个独立且同等重要的预测因子。这意味着，GST-π 的动态变化不仅能反映早期损伤程度，更能揭示肾脏在受控的离体再灌注事件中应对氧化应激的能力，这种能力与长期预后相关。

研究结论与意义

本研究的主要结论是：对于已故供者肾脏，在初始静态低温保存后进行最长 24 小时的长时间常温机器灌注，在技术上是安全且可行的。自动化的灌注系统能够有效维持离体生理稳态。尽管在这项未针对疗效进行统计把握度设计的阶段 1 试验中，NMP 并未显著改善临床移植结果，但它展现了作为器官活力评估平台和未来离体治疗递送平台的巨大潜力。特别是发现的生物标志物（尤其是 GST-π 的动态变化）为客观评估供肾质量、预测移植后长期功能提供了强有力的新工具。

研究亮点与创新性

本研究的亮点和创新性主要体现在以下几个方面： 1. 开创性的灌注时长：实现了临床肾移植前最长 23.4 小时的 NMP，是迄今为止文献报道的最长离体常温灌注时间，为将 NMP 真正用于器官评估和干预创造了时间窗口。 2. 自动化与稳态控制：开发并验证了一套能够实现长时间、自动化、无人值守的 NMP 系统，其精细的生理参数控制是成功的关键。 3. 深入的生物标志物探索：超越了仅关联早期结局的常规分析，首次发现了离体灌注期间 GST-π 的动态变化与移植后一年肾功能 的强相关性，为预测长期预后开辟了新途径。 4. 严谨的研究设计：作为阶段 1 研究，采用历史对照和逐步延长灌注时间的三阶段设计，在探索新技术的极限同时，最大限度地保障了受者安全，并为后续更大规模的随机对照试验奠定了基础。

其他有价值的内容与未来方向

研究还讨论了一些有趣的观察和未来方向。例如，灌流液中乳酸下降的现象与其他一些研究报道不同，可能与更高的肾血流量、不同的代谢底物或较短的初始冷缺血时间有关，值得进一步研究。作者指出，本研究的局限性在于与 SCS 而非低温机器灌注 对比，且所有肾脏均经历了初始的 SCS。未来，将 NMP 设备带至供者现场以消除初始冷缺血时间，以及将 NMP 与靶向的离体治疗（如针对氧化应激反应的干预）相结合，可能是实现疗效突破的关键方向。NKP1 研究为肾移植领域引入了一项有前景的技术，它不仅有望优化移植后勤，更重要的是为基于客观指标的精准器官评估和修复带来了革命性的可能。