近日，本团队在Science Bulletin发表了题为“Establishment of the multi-organ circulatory and supervision system (MOCS)”的研究论文。该研究开创性地建立了心血管系统驱动的多器官循环与实时测控系统，为探究真实多器官间的相互关联机制提供了潜在的变革性技术。研究采用巴马小型猪多器官作为实验对象，利用MOCS系统成功实现了对心脏、肝脏和肾脏三个关键器官长达17小时的体外联合支持与多指标参数测控。作为专为多器官研究设计的创新性平台，MOCS对探索泛血管疾病中的多器官间相互作用、多器官移植技术的优化与创新等多个前沿领域具有重要的潜力和巨大的应用价值。
人体是一个复杂系统，其整体功能并不是细胞、组织及器官活动的简单线性叠加，而是由大量非线性、相互交织的主体动态互作而成，不同器官与系统在维持生命整体生理功能中存在着紧密的协同作用。因此，系统性研究生命体系中多器官的相互关联，剖析不同器官在生理及病理状况下的协调与互作机制，对于理解复杂生命系统运作规律、揭示多器官系统疾病发病机理、以及开发有效的治疗策略均具有重要意义。迄今为止，尚缺乏一种方法能够在保留真实器官功能的同时模拟特定器官间交互场景，从而明确、深入地解析特定器官与器官之间的互作机制。因此，开拓并创新此类研究方法，对于探究人体多器官复杂系统动态互作规律，具有极为重要的价值与意义。
为探索多器官复杂系统的关联研究问题，本团队组建了一支多科学交叉研究队伍，开创性地提出并成功建立了由心血管驱动的多器官循环与监测系统（MOCS）。这一创新系统将体外多器官生命联合支持技术与数据收集及分析相融合，为观测和研究复杂多器官多系统互作开辟了全新路径。MOCS系统主要由三个核心模块构成，包括支持体外多器官氧合与营养的常温灌注系统、维持体外环境的器官支持舱，以及多器官生理功能的实时监测和调控模块。为验证MOCS用于多器官支持与测控的可行性，研究团队以巴马小型猪的三个重要器官，即心脏、肝脏和肾脏为研究对象进行了生命支持测试。初期研究顺利完成了多脏器生命维持测试，多器官离体维持最长时间为17小时。心脏、肝脏、以及肾脏多器官功能指标持续性监测结果显示，心脏功能在离体维持期内保持了相对稳定，而肝脏与肾脏功能则呈现出逐渐下降的趋势。这一结果提示，该模型中肝脏与肾脏的损伤先于心脏功能障碍发生，从而明确了未来系统改进及研究中亟需关注的重要环节。
尽管科学界已对多种生命支持技术进行了广泛探索，但成功实现体外多器官维持案例仍极为罕见，该研究证实了通过MOCS系统维持至少三个重要器官功能的可行性，是该领域的重要突破。其模块化设计将允许在未来应用中灵活增加或减少特定器官，在保留真实器官功能的同时，模拟特定器官间的交互场景，从而实时、直观地捕捉其交互过程中的即时与长期反应以及生理参数变化，明确特定器官间的相互作用机制。MOCS的创新性设计理念与技术突破，为探索多器官关联研究及推动多器官移植应用开辟了全新的道路。
南京大学医学院附属鼓楼医院心内科康丽娜教授和本团队盛静逸副研究员为该论文的共同第一作者，顾宁教授和徐标教授为共同通讯作者。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.12.038
