科學家“復活”了一頭豬，人類離死而復生還有多遠

文｜霍思伊

豬的“復活”實驗只證明多器官在細胞層面是“活躍的”，但也帶來重新定義死亡的思考。想要由此轉向對人類死而復生的探索，我們還要考慮倫理、科學等多重因素。

這是一頭死去的豬，它已經死亡1小時了。

此刻，一種特殊的灌注液正緩緩注入它的身體，在它的靜脈和動脈中循環，新鮮的氧氣也在其中流動。接下來的6小時中，研究人員很快發現，豬的心臟、肝臟、腎臟和大腦中的部分細胞開始恢復功能與活性，豬體內的循環系統也逐步恢復。豬的心臟雖未完全恢復跳動，但已經可以掃描到電生理活動，說明它具有了收縮能力。每個重要器官中，細胞對葡萄糖的反應都較強，說明它們正重啟部分新陳代謝……整個過程中，人們還驚訝地觀察到它的頭、頸開始出現不自主的肌肉運動。而且，作為一只在醫學上已被宣告死亡的動物，它并沒有僵硬，也沒有出現水腫和尸斑。

看起來，這頭豬正在緩慢地“復活”……

2022年8月3日，美國耶魯大學醫學院的神經生物學家內納德·塞斯坦團隊在《自然》雜志上發表了這一“復活”實驗及其結果，引發廣泛關注和討論。上一次相似的討論，發生在3年前。2019年4月，塞斯坦團隊在豬死亡4小時后“復活”了它的大腦。這顛覆了人們多年來的固有觀念——腦死亡是不可逆轉的。

從大腦到全身器官，沿著這條技術路徑走下去，人類未來是否可能實現真正的死而復生？

為器官移植的未來打開大門

這是第一次有人能同時“復活”哺乳動物身體上的各個器官，有專家指出，這項成果是“顛覆性”的。

哺乳動物的細胞需要氧氣和血液來維持活力，缺血后幾分鐘，細胞內就會出現酸中毒和水腫，繼而引發不可逆轉的損傷。一般來說，哺乳動物的器官缺氧15分鐘左右，就會徹底死亡。

在這次實驗中，塞斯坦團隊在豬缺血缺氧1小時后，給豬注射了“復活藥劑”——主要由豬血、人工血紅蛋白、細胞需要的營養物質、抗氧化藥物和防止細胞死亡的藥物等多種化合物混合而成。這項研究的共同作者之一、耶魯大學醫學院博士候選人張樹培指出，這是對2019年豬腦實驗中灌注液的優化和改良。這次用于實驗的是一個名為OrganEx 的灌注系統。在OrganEx 灌注液中，血紅蛋白和血液比例是1∶1，因為人工血紅蛋白的攜氧能力非常強，“這樣的比例下細胞接受氧氣的效率最高”。此外，灌注液中的抗氧化等藥物能用來抑制和緩解細胞損傷，“和針對單一器官大腦相比，改良版方案對全身各種器官更具兼容性”。

但讓豬“復活”的秘密，其實不只在于這個配方。

實驗還設置了一組使用體外膜氧合設備（Extracorporeal Membrane Oxygenation，簡寫為ECMO）的對照組。ECMO 在臨床中常作為搶救心肺衰竭病人的重要工具，可以部分或完全替代患者的心肺功能，相當于一個人工心肺機。但ECMO 一般使用靜脈血灌注。近年來，ECMO 作為移植器官保存設施的功能逐漸被開發出來，因為ECMO 可在心死亡時立刻提供穩定的氧合血液灌注，從而更好地維護移植器官的質量，提高移植效率。

器官移植多年來存在的一個難題是“再灌注損傷”，即細胞在缺氧缺血后重新注入氧氣，會帶來血管塌陷等細胞損傷。研究發現，與ECMO 組相比，OrganEx 組灌注后細胞受到的破壞更小，出血和組織腫脹的情況也較少，能實現灌注效率的最大化。在OrganEx組豬的所有主要器官中，細胞功能都得到了更好修復，豬的腎臟細胞中還出現了細胞增殖現象。

張樹培指出，臨床中，ECMO 灌注效率“其實是非常低的”，對使用時間要求很嚴格，時間越往后效果越差?！斑@就是為什么我們選擇在豬死亡1小時后進行灌注，因為在美國，救護車平均轉運危急病人的時間大約是1小時?！彼忉屨f。

在她看來，讓豬“復活”的關鍵是灌注系統OrganEx。這是一個由計算機控制的體外循環灌注系統，實驗時，通過該系統，將灌注液注入豬全身的不同器官。在這個過程中，實時傳感器會監控重要的循環指標、代謝物和“與細胞修復相關”的信號通路，以便研究人員隨時干預。該系統還包括氧合器和血液透析裝置，能夠保持灌注液中電解質和其他必需分子的穩定水平。

“這是實驗最難的部分?！睆垬渑嗾f，OrganEx 要更好地模擬全身器官的功能，以腎臟為例，OrganEx 最重要的功能是“做交換”，將有毒的物質排出去，把血紅蛋白留下來，而系統需要通過“很好地控制”對應的血流動力學，來實現“更有效的交換”。

復旦大學上海醫學院副院長朱同玉是國內知名的器官移植專家之一，他指出，實際上，在器官移植領域，早在20世紀90年代就有人開始嘗試在灌注液中加入各種成分，而不是使用單純人血。因此，這項研究的最主要意義并非灌注液的改良，而是“在機械灌注系統設計、程序和控制方面又有了新的提升和進步，是一種綜合性的優化”。

“這項發現解決了器官移植領域的一大難題——移植器官的保存效率，為器官移植的未來打開了大門?！比固乖谘芯堪l布的新聞會上這樣說。英國愛丁堡皇家醫院移植外科醫生加布里埃爾·奧尼斯庫也表示，鑒于OrganEx的效果明顯比ECMO更好，這項研究未來將可能“顯著增加可用于移植的器官數量”。

根據美國衛生資源與服務管理局的最新統計，正有超過10萬美國人在等待器官移植。每隔9分鐘，等待捐贈的名單上就會增加一個病人，由于沒有足夠的可用器官，每天有17人在等待中死亡。截至2021年，美國對器官移植需求最迫切的是腎衰竭病人，約占所有器官移植等待患者的85%。

《中國器官移植發展報告（2020）》（簡稱《報告》） 中指出，2015—2020年，中國的器官捐獻、移植數量均居世界第二位。《報告》指出，中國器官捐獻數量和捐獻率雖不斷增長，但與全球其他國家一樣，仍面臨供體短缺問題，無法滿足國內患者的巨大需求。

朱同玉指出，下一步，器官移植中灌注技術的難點是增加和不同器官的適配度，因為每個器官的大小、血管的形態都不一樣。比如腎臟的血管“比筷子還細”，心臟的血管則很大，而在肝臟的血管中，動脈和靜脈也有差異。因此，對這些不同的器官，應該配備更有針對性的灌注液和灌注系統。

死亡真的可以逆轉嗎？

《自然》雜志2019年4月的封面上，畫著一個巨大的沙漏，上下兩端分別裝有一個大腦。上面的大腦從表面看來紋路清晰，仍具有基本結構，但它正不斷分解成細碎的沙子，墜入沙漏下端，這暗示著一個健康的大腦正在死亡。沙漏下端，細沙又不斷聚攏，形成初具形態的大腦，說明大腦的死亡正在逆轉。這期封面的內容正是塞斯坦團隊的豬腦“復活”實驗，運用的灌注系統為BrainEx。雜志上的標題意味深長，叫作“逆轉時間”。

死亡真的可以逆轉嗎？《自然》編輯部看到了這個實驗背后更具爭議性和顛覆性的議題。塞斯坦表示，以前的研究結果表明，在個體宣布死亡后，細胞在幾分鐘內就會經歷一個死亡的過程。但我們展示的是，細胞的死亡是一個循序漸進的過程，其中一些過程可以延遲，甚至逆轉。

紐約大學生物倫理學家亞瑟·卡普蘭表示，因此很難想出一種統一的方式來宣布一個人死亡，這意味著隨著醫學的不斷進步，死亡的定義將不斷調整?，F在人們傾向于以腦死亡作為判定死亡的標準，但對心源性死亡何時發生并沒有太多共識，“這篇論文重新提出了這個問題”。紐約大學格羅斯曼醫學院移植倫理與政策研究主任布倫丹·帕倫特指出，這項發現提出了很多問題，其中最重要的是，我們需要重新審視醫學和生物學上的死亡判定標準。

由多個國家專業代表、醫學專家和多個專業協會共同制定的人類死亡單一定義顯示：“死亡是意識能力和所有腦干功能的永久喪失，永久性是指無法自發恢復且無法通過干預恢復的功能喪失?！?/p>

現在，最先被挑戰的是“永久性”。專家指出，如果未來將OrganEx用于臨床，在血液和氧氣的循環供應停止后，人的細胞將需要更長的時間才能達到“無法恢復”的程度，宣告個體死亡的時間點也將改變。

帕倫特指出，未來確定新的死亡時點，需要基于兩方面考慮：其一，在臨床上，在某個人失血失氧的情況下，使用OrganEx 系統恢復“器官的功能”的概率是多少？如果只能恢復部分功能，那么這個人永遠不會恢復“完全意識”或“永遠無法從生命支持機器上下來”的概率是多少？其二，在價值觀上，使用OrganEx后，如果恢復“良好功能”的概率為 90%，但有10%的概率將在“復活”后永遠離不開生命支持設備，該患者是否希望臨床團隊嘗試挽救他的生命？如果最可能的情況是只恢復部分意識，“病人會想要這個嗎”？

不過，朱同玉指出，目前對腦死亡的判定，要求間隔24小時兩次腦電圖出現直線，即患者腦電波消失，大腦功能完全及不可逆性喪失。而實驗只驗證了死亡后“7小時內的細胞變化”，離它真正影響到足以修訂腦死亡標準，“還有很大一段距離”。

除了可能讓人們“重新理解死亡”外，多位專家指出，未來在拯救和放棄之間，在挽留生命和器官移植之間，外科醫生也將面臨更矛盾的權衡。

2019年豬腦實驗結果發布后，美國凱斯西儲大學醫學院生物倫理學系名譽教授斯圖爾特·揚格納和哈佛大學醫學院倫理學研究主任仁秀賢在《自然》上共同撰文指出，BrainEx 可能會加劇關于何時“將器官從捐贈者身體中取出并移植”的爭論。

目前主要有兩種器官捐贈協議：一種是腦死亡后的捐贈；另一種是循環系統死亡后的捐贈，即針對心臟停止跳動后宣布死亡的人，尤其是發生嚴重腦損傷但沒有腦死亡的個體，后者在近些年越來越普遍。

一般而言，在獲得患者同意后，醫生會關閉患者的呼吸機和任何其他生命支持設備，并在患者心臟停止跳動2～5分鐘后即宣布死亡。這里潛藏著一場“時間競賽”。揚格納等人指出，為了讓器官盡快從捐贈者體內取出并盡可能保持健康，通常不可能對腦死亡進行充分的測試。

揚格納等人認為，外科醫生在捐贈者心搏驟停后，有時會使用ECMO 進行灌注，使供體器官在捐贈者死亡后仍能恢復氧氣和血液循環，以保證器官的健康。這里爭議的焦點是：一些患者在接受ECMO 灌注后，大腦功能可能會恢復。簡而言之，醫生應該何時從挽救一個人的生命轉向為另一個人的生存而搶救器官？而“BrainEx 可能會讓事情變得更加復雜”，揚格納等人寫道。

目前，各國對是否、如何使用ECMO 的道德和法律考量存在“相當大的差異”。在法國和西班牙，ECMO設備可以用特殊的救護車運送到患者所在的任何地方；但在美國，該技術存在爭議且在器官移植中很少使用。

專家認為，BrainEx 及隨后的研究需要伴有“更公開的討論”：哪些標準使某人有資格獲得器官捐贈？如何確保器官捐贈能夠以“最小的爭議”融入臨終關懷？帕倫特強調，在任何情況下，都應該更優先考慮器官捐贈者的價值觀和權利，而不是器官捐贈的可能性。

“死而復生”是一個非常遙遠的計劃

對大腦研究而言，BrainEx 是一個“新的開始”。

多年來，對人類大腦的專門研究由于倫理原因一直難以進行，而豬腦實驗使大腦在體外可以完整地“存活”。張樹培指出，以前研究僅限于死去動物的大腦切片，所以人類對大腦的精細結構缺乏了解。比如，大腦的神經元之間通過什么方式連接，具體的神經環路是怎樣的？而現在，人類第一次能在三維條件下研究大腦。

對這些復雜神經網絡的更深刻理解，有助于科學家進一步研究阿爾茨海默病、孤獨癥等腦部疾病的原理和測試藥物?！拔覀兿喈斢谔峁┮粋€平臺，可以在上面做一些藥物篩選?！睆垬渑嗾f。更重要的是，BrainEx 實驗可能幫助科學家突破大腦研究中最敏感的問題：“意識”。到目前為止，還沒有人在實驗室中創造出意識。一些專家認為，BrainEx 實驗“是最有可能的一個”。不過，塞斯坦團隊對此非常謹慎，反復在公開場合強調“意識的恢復從來都不是這項研究的目標”。

張樹培解釋，出于倫理的考量，BrainEx 實驗從根源上就隔絕了“意識的產生”，因為研究人員為豬注射了神經元活動阻滯劑，可以阻止任何可能導致意識的神經相互作用，并配有腦電圖時刻監測大腦活動。如果監測到任何意識活動，即腦電圖顯示不是一條直線，就會立刻結束實驗。

在此前提下，為測試大腦細胞的活躍程度，研究人員在灌注結束后將大腦切成厚度為300微米左右的薄片，通過對切片內神經元細胞的電流刺激，觀察是否有信號波動，最后證明“單個神經元細胞是活的”。但張樹培指出，意識一定誕生于“全腦神經元細胞之間的整體聯動”。

因此悖論在于，如果人類想進一步理解大腦的本質，必然要觸碰到的領域是：數百萬個腦神經細胞和它們之間的數萬億個聯結，是如何協同工作的？未來的某一天，人類將不愿止步于“復活”腦細胞，而是“復活”思想和性格，為此，我們做好準備了嗎？如果人類可以“創造意識”，那又會是一個怎樣的世界？

豬腦實驗的倫理指導之一、美國杜克大學法律和哲學教授妮塔·法拉哈尼在2019年發表的《部分“復活”的豬腦所引發的道德困境》一文中建議，就像為人類胚胎干細胞研究制定倫理指南一樣，未來，關于“腦復活”的相關研究也需要獲得同樣的科學、倫理指導，并且在國際層面形成共識。而且，公眾必須參與這一過程，只有科學家參與制定的倫理界限“并不能保證未來被公眾接受”。帕倫特則指出，如果要將這項技術發展到可以幫助人類的程度，我們將不得不看看“在沒有神經阻滯劑的情況下，大腦會發生什么”。

對OrganEx 技術而言，這些討論還很遙遠。張樹培指出，從細胞到組織、器官層面，以及整個身體的功能，要想實現“死而復生”，“這是一個非常遠的計劃”。她說，如果將“復活”拓展到組織層面，OrganEx技術能否實現功能上的修復是不確定的。比如人體最重要的器官之一——腎臟，它的主要功能是產生尿液，但由于實驗是低溫灌注，可能對尿液產生了影響?！皩嶋H上，我們在實驗中也確實沒有收集到很多尿液?！边@也意味著腎臟在此時“不一定是真正有功能的”，只是在細胞層面是“活躍的”。因此，在經過灌注之后，器官能否恢復自身功能，“是我們下一步要論證的最重要的事情”。

事實上，實驗中的豬，其心臟和大腦這兩個重要器官也僅僅是恢復了“非常小部分”的功能，其他重要功能如心腦血管循環并未恢復。研究的共同作者之一、美國耶魯大學醫學院神經科學家茲沃尼米爾·弗爾塞利亞對此解釋得很清楚。他說，研究只是表明當動物死亡時，我們可以讓細胞做到一些“它們原本無法做到的事情”，但這些細胞的活動“與生死狀態并無臨床相關性”。也就是說，這一結果并未表明豬在死亡以后以某種方式復活了。

朱同玉也指出，這項研究的一個重要前提，是在豬死后的1小時內注入了肝素以保持血液不凝固，這是保證細胞“復活”的基礎，“沒有肝素就沒有后面的故事”。所以，這項研究只是一種概念性的驗證，主要模擬的是器官移植時的身體條件，而不是真正死亡后的狀態。“動物和人在自然死亡狀態下，1小時內血液一定會凝固”。

研究人員承認，先不提“死而復生”這種近乎科幻的設想，即使是在器官移植方面，這項研究距離臨床應用仍然很遠。首先要跨越的一個障礙就是時間問題，研究只對豬全身器官進行6小時灌注，6小時之后呢？OrganEx 究竟可以讓這些細胞存活多久？“我們只是飛了幾百米，但我們真的能飛嗎？”塞斯坦感慨。

張樹培解釋，灌注時限是出于動物實驗的倫理審查等原因，今后會考慮延長灌注時間?！叭绻娱L灌注后，依然能促進對細胞的修復，在人類身上的臨床試驗可能就會提前，我們需要更多數據。”她還透露，研究團隊下一步計劃把豬的器官“移植到另一頭豬體內”，觀察器官功能是否恢復。“至于在人體上實驗，可能至少10～20年以后了?！?/p>

本文內容來自《中國新聞周刊》總第1057期