Sinds de oudheid droomt de mensheid ervan om organen te kunnen overdragen om levens te redden [1]. Halverwege de vorige eeuw werd deze droom werkelijkheid toen het team van Joseph Murray in 1954 de allereerste succesvolle niertransplantatie uitvoerde bij een identieke tweeling [2]. Sindsdien is orgaantransplantatie doorgegroeid tot de meest effectieve behandeling voor patiënten met eindstadium orgaan falen. Hand in hand met die ontwikkeling was er een constante zoektocht gaande hoe organen goed blijven ‘leven’ buiten het lichaam.
Orgaanpreservatie
Die constante zoektocht naar het bewaren van organen is een van de vele factoren die hebben bijgedragen aan het succes van orgaantransplantatie. Het bewaren van een orgaan (orgaanpreservatie) is namelijk van cruciaal belang voor een transplantatie. Het donororgaan moet buiten het lichaam van de donor op kwaliteit blijven terwijl deze naar de ontvanger wordt verplaatst. De ontwikkelingen binnen orgaanpreservatie hebben ervoor gezorgd dat er steeds meer logistiek mogelijk was rondom de transplantatie door de toenemende preservatie tijden. Dit heeft bijvoorbeeld tijd gecreëerd om de ontvanger voor te bereiden op het donororgaan, maar ook om organen tussen ziekenhuizen (zelfs in verschillende landen) te transporteren [3].
De gouden standaard voor orgaanpreservatie is al lange tijd ‘Static Cold Storage’ (SCS). In 1969 werd er voor het eerst een SCS preservatievloeistof op de markt gebracht door Collins et al. [4]. Later kwamen er andere vloeistoffen bij, waaronder de University of Wisconsin (UW) vloeistof [5], die tegenwoordig nog steeds wordt gebruikt. Bij SCS wordt het orgaan direct na uitname in een koude preservatievloeistof gelegd en vervolgens verpakt in een koelbox met ijs. De koude temperatuur (0-4°C) en de samenstelling van het preservatievloeistof houden het orgaan op kwaliteit. Kortom, een simpele en (kosten-) effectieve methode om organen mee te bewaren [3].
Orgaanperfusie, terug van weggeweest
Een andere methode om organen buiten het lichaam te bewaren is met ex vivo machine perfusie. Hierbij wordt constant preservatievloeistof door middel van een perfusiemachine door het orgaan gepompt. Dit lijkt een nieuwe en moderne techniek, maar niets is minder waar. Nog vóór het succes van die eerste niertransplantatie in 1954 werd er al gewerkt aan complexe methodes en apparaten om organen buiten het lichaam te bewaren. In 1935 presenteerden Carrel en Lindbergh de eerste methode om een schildklier 3 tot 21 dagen levend buiten het lichaam te bewaren [6]. Hierbij werd een gas-geactueerd ‘apparatus’ gebruikt om een pulserende stroom van een vloeistof door het orgaan te circuleren [7]. Dit soort complexe technieken werden echter door de eenvoud en effectiviteit van SCS snel overruled waardoor machine perfusie aan de kant werd gezet.
Desondanks heeft de perfusiemachine de laatste twee decennia een comeback gemaakt vanwege de limitaties van SCS en de afnemende kwaliteit van donoren [8]. SCS werkt namelijk goed voor hoge kwaliteit organen, maar is minder goed voor marginale organen. Deze limitatie komt onder andere doordat de opbouw van schadelijke stoffen en het ontbreken van zuurstoftoevoer tijdens SCS bijdraagt aan ischemie-reperfusieschade (IRI). IRI kan vervolgens na transplantatie orgaan-disfunctie veroorzaken [9]. Daarnaast beperkt de eenvoud van SCS de mogelijkheden, zoals het testen van orgaanviabiliteit en behandelen van de marginale organen. Dit alles legde de noodzaak bloot voor het complexere platform van machinale orgaanperfusie. Orgaanperfusie biedt namelijk bescherming tegen IRI en vergroot de mogelijkheden binnen orgaanpreservatie. Sinds de herintroductie worden er meer marginale organen gebruikt met goede transplantatieresultaten [10] en zijn preservatietijden verlengt waardoor bijvoorbeeld organen over een grotere range kunnen worden getransporteerd [11] en overdag kunnen worden getransplanteerd (een uitgerust transplantatieteam zorgt voor betere resultaten) [12].
Hoe werkt orgaanperfusie?
Hoewel orgaanperfusie eerder opzij gezet was vanwege de complexiteit, is in de basis het principe van orgaanperfusie niet complex. De bloedvaten van het orgaan worden namelijk aangesloten op een pomp die preservatievloeistof door het orgaan circuleert. De vloeistof kan op verschillende manieren worden samengesteld (bijvoorbeeld met of zonder bloed) en kan door de machine op een bepaalde temperatuur worden gehouden. Hierdoor wordt het orgaan voorzien van noodzakelijke componenten. Afhankelijk van het orgaan en het gewenste doel van een perfusie kan het systeem worden uitgebreid met bijvoorbeeld oxygenatoren die de preservatievloeistof kunnen voorzien van zuurstof, en sensoren om het orgaan en de vloeistof te monitoren. In theorie kan het systeem zover worden uitgebouwd dat elke lichaamsfunctie is ingebouwd. Echter zijn huidige systemen veelal beperkt tot een pomp (hartfunctie) met oxygenatoren (longfunctie).
Verschillende vormen van orgaanperfusie
Ex vivo orgaanperfusie wordt zowel voor thoracale als abdominale organen toegepast. Klinisch wordt momenteel perfusie uitgevoerd op nieren, levers, harten en longen. Naar perfusie voor andere organen (pancreas en dunne darm) wordt onderzoek gedaan [8]. Ondanks dat er veel overlap is tussen verschillende perfusies, vragen diverse organen en variaties in orgaankwaliteit om verschillende vormen van orgaanperfusie. Hoofdzakelijk zit het verschil tussen perfusies in de temperatuur. Temperatuur gaat namelijk hand-in-hand met de metabolische activiteit van het orgaan; bij lichaamstemperatuur is de activiteit van het orgaan 100% en bij lagere temperaturen neemt dat af tot vrijwel geen activiteit (5%) bij SCS temperaturen (0-4°C) [3]. Dit biedt verschillende perfusie mogelijkheden.
Binnen orgaanperfusie wordt er onderscheidt gemaakt in de volgende categorieën [13]:
- Hypotherme Machine Perfusie (HMP) – temperatuur 4-8°C: Het perfunderen van organen op deze temperaturen heeft als voordeel dat de metabolische activiteit laag is en dat de schadelijke stoffen die ophopen bij de koude temperaturen door de circulatie worden weggespoeld. Aan de andere kant levert de kou (net als bij SCS) schade op en zijn mogelijkheden om de organen op deze temperaturen te testen en behandelen zeer beperkt. Voorbeelden van koude klinische perfusies zijn: HMP nierperfusie (tijdens transport), HMP leverperfusie (DHOPE) en HMP hartperfusie.
- Subnormotherme Machine Perfusie (sNMP) – temperatuur 20-32°C: Perfusie op deze temperaturen is minder onderzocht en wordt momenteel alleen nog binnen onderzoeksinstellingen gebruikt. De mogelijke voordelen van deze temperaturen zijn dat de schade van de kou afneemt en er een beperkte metabolische activiteit is waardoor testen en behandelen in beperkte mate mogelijk is. Het is noodzakelijk om op deze temperaturen vanwege de orgaan activiteit zuurstof toe te voegen in de perfusievloeistof, echter hoeven er geen zuurstofdragers (rode bloedcellen) aanwezig te zijn in de vloeistof.
- Normotherme Machine Perfusie (NMP) – temperatuur 35-38°C: Het perfunderen van organen op lichaamstemperatuur zorgt ervoor dat de metabolische activiteit gelijk is aan de normale omstandigheden in het lichaam en cellen normaal kunnen functioneren. Vooral zuurstof is hierbij essentieel om de normale functie te herstellen en/ of behouden. Vanwege de hoge zuurstofbehoefte is een zuurstofdrager nodig. Het grote voordeel van deze temperatuur en metabolische activiteit is dat zij het testen van orgaanviabiliteit en behandeling van een orgaan mogelijk maken. Echter brengen deze perfusies ook relatief hoge kosten en risico’s (bijv. op infectie en ondervoeding) met zich mee. Voorbeelden van warme klinische perfusies zijn: EVLP long perfusie, NMP hart perfusie (tijdens transport), NMP nierperfusie (nog in de klinische onderzoeksfase) en NMP leverperfusie.
- Een combinatie van de verschillende temperaturen: Er worden ook perfusies uitgevoerd die meerdere van de bovenstaande categorieën combineren. Dit benut verschillende voordelen van verschillende temperaturen. Een voorbeeld hiervan is een DHOPE-COR-NMP leverperfusie met minimaal 1 uur koude perfusie, een opwarmingsfase (Controlled Oxygenated Rewarming: COR) en warme perfusie om de lever te testen.
Naast bovengenoemde ex vivo machine perfusies wordt ook Normotherme Regionale Perfusie (NRP) toegepast [14]. Deze in vivo perfusie herstelt met ECMO-technologie de bloedcirculaties vlak na circulatiestop (= de dood) van de donor, maar vóór het uitnemen van de organen (dus in het lichaam van de donor). Dit herstelt de circulatie en dus zuurstoftoevoer voor een korte tijd waardoor ischemische schade van de organen (IRI) wordt beperkt en de tijdsdruk bij de uitname wordt ingeperkt. Daarnaast biedt deze perfusie ook de mogelijkheid om orgaan viabiliteit te testen. Aangezien herstellen van bloedcirculatie naar de hersenen een ethisch vraagstuk is, wordt er in Nederland momenteel alleen abdominale NRP (aNRP) uitgevoerd waarbij de bloedvaten naar de borstholte worden afgesloten [15].
Innovaties en toekomst
De laatste twee decennia zijn de interesse en ontwikkelingen rondom orgaanperfusie hard gegroeid. Ondanks de toenemende mogelijkheden en kennis, lijkt de ontwikkeling op dit gebied traag. Dit komt waarschijnlijk door de complexiteit van geïsoleerde organen; het hele lichaam lijken we redelijk te begrijpen, maar losse organen buiten het lichaam is een ander verhaal. Toch blijft orgaanperfusie veelbelovend voor het testen van orgaan viabiliteit, behandelen (bijv. hoge-precisie tumor behandeling) en (immunologisch) aanpassen van (donor)organen [8], [16]. Hiervoor moet zowel binnen het wetenschappelijk onderzoek als de klinische en industriële vooruitgang samenwerking worden gezocht tussen clinici, onderzoekers, engineers, technici etc. om niet alleen de wetenschap, maar alle zaken eromheen te blijven ontwikkelen. Hopelijk kunnen we dan met elkaar zorgen voor een optimaal leven buiten het lichaam én bovenal hierdoor de wachtlijsten voor donororganen steeds verder reduceren.
Referenties
[1] K. D. Nordham and S. Ninokawa, “The history of organ transplantation,” Baylor University Medical Center Proceedings, vol. 35, no. 1, pp. 124–128, 2022, doi: 10.1080/08998280.2021.1985889.
[2] J. E. Murray, J. P. Merrill, J. Hartwell Harrison, and C. B. Carpenter, “Renal homotransplantation in identical twins.,” Surg. Forum, vol. 6, no. 1, pp. 432–436, Jan. 1956, doi: 10.1681/asn.v121201.
[3] L. Jing, L. Yao, M. Zhao, L. P. Peng, and M. Liu, “Organ preservation: From the past to the future,” Acta Pharmacol. Sin., vol. 39, no. 5, pp. 845–857, May 2018, doi: 10.1038/APS.2017.182;KWRD.
[4] G. M. Collins, M. Bravo-Shugarman, and P. I. Terasaki, “KIDNEY PRESERVATION FOR TRANSPORTATION: Initial Perfusion and 30 Hours’ Ice Storage,” The Lancet, vol. 294, no. 7632, pp. 1219–1222, Dec. 1969, doi: 10.1016/S0140-6736(69)90753-3.
[5] J. A. Wahlberg, J. H. Southard, and F. O. Belzer, “Development of a cold storage solution for pancreas preservation,” Cryobiology, vol. 23, no. 6, pp. 477–482, Dec. 1986, doi: 10.1016/0011-2240(86)90056-8.
[6] A. Carrel and C. A. Lindbergh, “The culture of whole organs,” Science (1979)., vol. 81, no. 2112, pp. 621–623, Jun. 1935, doi: 10.1126/science.81.2112.621.
[7] C. A. Lindbergh, “AN APPARATUS FOR THE CULTURE OF WHOLE ORGANS,” J. Exp. Med., vol. 62, no. 3, p. 409, Sep. 1935, doi: 10.1084/jem.62.3.409.
[8] A. Weissenbacher, G. Vrakas, D. Nasralla, and C. D. L. Ceresa, “The future of organ perfusion and re-conditioning,” Transplant International, vol. 32, no. 6, pp. 586–597, Jun. 2019, doi: 10.1111/tri.13441.
[9] C. D. Collard and S. Gelman, “Pathophysiology, clinical manifestations, and prevention of ischemia-reperfusion injury,” Anesthesiology, vol. 94, no. 6, pp. 1133–1138, 2001, doi: 10.1097/00000542-200106000-00030.
[10] H. Zhou et al., “Machine Perfusion in Liver Transplant from Marginal Donors: Current Practices and Future Directions,” J. Clin. Exp. Hepatol., vol. 16, no. 3, p. 103473, May 2026, doi: 10.1016/J.JCEH.2026.103473.
[11] Y. Joshi et al., “Australian outcomes from heart transplantation in the machine perfusion era,” Ann. Cardiothorac. Surg., vol. 13, no. 6, pp. 502–512, 2024, doi: 10.21037/ACS-2024-DCD-0074.
[12] S. B. Bodewes et al., “Prolonged Dual Hypothermic Oxygenated Machine Perfusion for Daytime Liver Transplant,” JAMA Netw. Open, vol. 9, no. 4, pp. e265039–e265039, Apr. 2026, doi: 10.1001/JAMANETWORKOPEN.2026.5039.
[13] J. Iske et al., “Pushing the boundaries of innovation: the potential of ex vivo organ perfusion from an interdisciplinary point of view,” Front. Cardiovasc. Med., vol. 10, p. 1272945, Oct. 2023, doi: 10.3389/fcvm.2023.1272945.
[14] G. C. Oniscu et al., “In Situ Normothermic Regional Perfusion for Controlled Donation After Circulatory Death—The United Kingdom Experience,” American Journal of Transplantation, vol. 14, no. 12, pp. 2846–2854, Dec. 2014, doi: 10.1111/AJT.12927.
[15] “Landelijke studie: effectiviteit van aNRP bij donorlevers.” Accessed: Apr. 03, 2026. [Online]. Available: https://transplantatiestichting.nl/artikelen/studie-a-nrp-voor-transplantatie[16] J. Fallon et al., “The Hitchhiker’s guide to isolated organ perfusion: a journey to 2040,” Frontiers in Transplantation, vol. 4, p. 1642724, Aug. 2025, doi: 10.3389/frtra.2025.1642724.
