人類離“死而復(fù)生”還有多遠(yuǎn)

霍思伊

對(duì)于豬的“復(fù)活”實(shí)驗(yàn)，只證明多器官在細(xì)胞層面是“活躍的”，但也帶來(lái)重新定義死亡的思考，而探索人類死而復(fù)生，要考慮倫理、科學(xué)等多重因素。

這是一頭死去的母豬。它已經(jīng)死亡一小時(shí)，一種特殊的灌注液正被緩緩注入它的身體，在它的靜脈和動(dòng)脈中循環(huán)，新鮮的氧氣也在其中流動(dòng)。

接下來(lái)的六小時(shí)中，研究人員很快發(fā)現(xiàn)，豬的心臟、肝臟、腎臟和大腦中部分細(xì)胞開(kāi)始恢復(fù)功能與活性，豬體內(nèi)的循環(huán)系統(tǒng)也逐步恢復(fù)。豬的心臟雖未完全恢復(fù)跳動(dòng)，但可以掃描到電生理活動(dòng)，說(shuō)明它具有收縮能力。每個(gè)重要器官中，細(xì)胞對(duì)葡萄糖的反應(yīng)都較強(qiáng)，說(shuō)明它們正重啟部分新陳代謝。

整個(gè)過(guò)程中，人們還驚訝地觀察到它的頭、頸開(kāi)始出現(xiàn)不自主的肌肉運(yùn)動(dòng)。而且，作為一只在醫(yī)學(xué)上已死亡的動(dòng)物，它并沒(méi)有僵硬，也沒(méi)有出現(xiàn)水腫和尸斑。

看起來(lái)，這頭豬在緩慢地“復(fù)活”。

2022年8月3日，美國(guó)耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)家內(nèi)納德·塞斯坦團(tuán)隊(duì)在期刊《自然》上發(fā)表了這一“復(fù)活”實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果，引發(fā)廣泛關(guān)注和討論。上一次，相似的討論發(fā)生在三年前，2019年4月，塞斯坦團(tuán)隊(duì)在豬死亡四小時(shí)后“復(fù)活”了它的大腦，這顛覆了多年來(lái)的固有觀念：腦死亡是不可逆轉(zhuǎn)的。

從大腦到全身器官，此刻，一個(gè)自然的疑問(wèn)是：沿著這條技術(shù)路徑走下去，人類未來(lái)是否可能實(shí)現(xiàn)真正的死而復(fù)生？

“為器官移植的未來(lái)打開(kāi)大門(mén)”

這是第一次有人能同時(shí)“復(fù)活”哺乳動(dòng)物身體上的各個(gè)器官，有專家指出這項(xiàng)成果是“顛覆性”的。一般來(lái)說(shuō)，哺乳動(dòng)物的器官缺氧15分鐘左右，就會(huì)徹底死亡。

這次實(shí)驗(yàn)中，塞斯坦團(tuán)隊(duì)在豬缺血缺氧一小時(shí)后，給豬注射了“復(fù)活藥劑”，主要由豬血、人工血紅蛋白、細(xì)胞需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、抗氧化藥物和防止細(xì)胞死亡的藥物等多種化合物混合而成。

這項(xiàng)研究共同作者之一、耶魯大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士候選人張樹(shù)培指出，這是對(duì)2019年豬腦實(shí)驗(yàn)中灌注液的優(yōu)化和改良。人工血紅蛋白的攜氧能力非常強(qiáng)。這次用于實(shí)驗(yàn)的是一個(gè)名為OrganEx的系統(tǒng)。OrganEx灌注液中，血紅蛋白和血液比例是1：1，“這樣細(xì)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(lái)抑制和緩解細(xì)胞損傷，“和針對(duì)單一器官大腦相比，改良版方案對(duì)全身各種器官更具兼容性。”她說(shuō)。

讓豬“復(fù)活”的一個(gè)關(guān)鍵系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)還設(shè)置了一組使用體外膜肺氧合設(shè)備（ECMO）的對(duì)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(dāng)于一個(gè)人工心肺機(jī)。但ECMO一般使用靜脈血灌注。近年來(lái)，ECMO作為移植器官保存設(shè)施的功能逐漸被開(kāi)發(fā)出來(lái)，因?yàn)镋CMO可在心死亡時(shí)立刻提供穩(wěn)定的氧合血液灌注，從而更好維護(hù)移植器官的質(zhì)量，提高移植效率。

器官移植多年來(lái)存在的一個(gè)難題是“再灌注損傷”，即細(xì)胞在缺氧缺血后重新注入氧氣，會(huì)帶來(lái)血管塌陷等細(xì)胞損傷。研究發(fā)現(xiàn)，與ECMO組相比，OrganEx組灌注后細(xì)胞受到的破壞更少，出血和組織腫脹的情況也較少，能實(shí)現(xiàn)灌注效率的最大化。OrganEx組豬的所有主要器官中，細(xì)胞功能都得到了更好修復(fù)。豬的腎臟細(xì)胞中，還出現(xiàn)了細(xì)胞增殖現(xiàn)象。

張樹(shù)培指出，臨床中，ECMO灌注效率“其實(shí)是非常低的”，對(duì)使用時(shí)間要求很嚴(yán)格，時(shí)間越往后效果越差。“這就是為什么我們選擇在豬死亡一小時(shí)后進(jìn)行灌注，因?yàn)樵诿绹?guó)，救護(hù)車平均轉(zhuǎn)運(yùn)危急病人的時(shí)間大約是一小時(shí)。”她解釋說(shuō)。

在她看來(lái)，讓豬“復(fù)活”的關(guān)鍵是灌注系統(tǒng)OrganEx，這是一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制的體外循環(huán)灌注系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)，灌注液被注入豬全身的不同器官。這個(gè)過(guò)程中，實(shí)時(shí)傳感器會(huì)監(jiān)控重要的循環(huán)指標(biāo)、代謝物和“與細(xì)胞修復(fù)相關(guān)”的信號(hào)通路，以便研究人員隨時(shí)干預(yù)。該系統(tǒng)還包括氧合器和血液透析裝置，能夠保持灌注液中電解質(zhì)和其他必需分子的穩(wěn)定水平。

“這是實(shí)驗(yàn)最難的部分，”張樹(shù)培說(shuō)，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(zhì)排出去，血紅蛋白留下來(lái)，而系統(tǒng)需要通過(guò)“很好地控制”對(duì)應(yīng)的血液動(dòng)力學(xué)，來(lái)實(shí)現(xiàn)“更有效的交換”。

復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)朱同玉是國(guó)內(nèi)知名的器官移植專家之一，他指出，下一步，器官移植中灌注技術(shù)的難點(diǎn)是增加和不同器官的適配度，因?yàn)槊總€(gè)器官大小、血管的形態(tài)不一樣。比如腎臟的血管“比筷子還細(xì)”，肝臟的血管中，肝動(dòng)脈和靜脈也有差異，心臟有很大的血管，因此對(duì)于這些不同器官，應(yīng)配備更有針對(duì)性的灌注液和灌注系統(tǒng)。

“死而復(fù)生”是一個(gè)非常遙遠(yuǎn)的計(jì)劃

對(duì)大腦研究而言，塞斯坦團(tuán)隊(duì)的豬腦“復(fù)活”實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用的系統(tǒng)為BrainEx，這是一個(gè)“新的開(kāi)始”。

多年來(lái)，對(duì)人類大腦的專門(mén)研究由于倫理原因一直難以進(jìn)行，而豬腦實(shí)驗(yàn)使大腦在體外可以完整地“存活”。張樹(shù)培指出，以前研究?jī)H限于死去動(dòng)物的大腦切片，所以人類對(duì)大腦的精細(xì)結(jié)構(gòu)缺乏了解。而現(xiàn)在，人類第一次能在三維條件下研究大腦。

對(duì)這些復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的更深刻理解，有助于科學(xué)家進(jìn)一步研究阿爾茨海默病、自閉癥等腦部疾病的原理和測(cè)試藥物。“我們相當(dāng)于提供一個(gè)平臺(tái)，可以在上面做一些藥物篩選。”張樹(shù)培說(shuō)。

更重要的是，BrainEx實(shí)驗(yàn)可能幫助科學(xué)家們突破大腦研究中最敏感的問(wèn)題：“意識(shí)”。到目前為止，還沒(méi)有人在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造出意識(shí)，一些專家認(rèn)為，BrainEx實(shí)驗(yàn)“是最有可能的一個(gè)”。不過(guò)，塞斯坦團(tuán)隊(duì)對(duì)此非常謹(jǐn)慎，反復(fù)在公開(kāi)場(chǎng)合強(qiáng)調(diào)“意識(shí)的恢復(fù)從來(lái)都不是這項(xiàng)研究的目標(biāo)”。

張樹(shù)培解釋，出于倫理的考量，BrainEx實(shí)驗(yàn)從根源上就隔絕了“意識(shí)的產(chǎn)生”，因?yàn)檠芯咳藛T為豬注射了神經(jīng)元活動(dòng)阻滯劑，可以阻止任何可能導(dǎo)致意識(shí)的神經(jīng)相互作用，并配有腦電圖時(shí)刻監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)。如果監(jiān)測(cè)到任何意識(shí)活動(dòng)，即腦電圖顯示不是一條直線，就會(huì)立刻結(jié)束實(shí)驗(yàn)。

在此前提下，為測(cè)試大腦細(xì)胞的活度，研究人員在灌注結(jié)束后將大腦切成300微米左右的薄片，通過(guò)對(duì)切片內(nèi)神經(jīng)元細(xì)胞的電流刺激，觀察是否有信號(hào)波動(dòng)，最后證明“單個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞是活的”。但張樹(shù)培指出，意識(shí)一定誕生于“全腦神經(jīng)元細(xì)胞之間的整體聯(lián)動(dòng)”。

因此悖論在于，如果人類想進(jìn)一步理解大腦的本質(zhì)，必然要觸碰到的領(lǐng)域是：數(shù)百萬(wàn)個(gè)腦神經(jīng)細(xì)胞和它們之間的數(shù)萬(wàn)億個(gè)聯(lián)結(jié)，是如何協(xié)同工作的？未來(lái)的某一天，人類將不愿止步于“復(fù)活”腦細(xì)胞，而是思想和性格，我們?yōu)榇俗龊脺?zhǔn)備了嗎？如果人類可以“創(chuàng)造意識(shí)”，那又會(huì)是一個(gè)怎樣的世界？

張樹(shù)培指出，從細(xì)胞到組織、器官層面，以及整個(gè)身體的功能，要想實(shí)現(xiàn)“死而復(fù)生”，“這是一個(gè)非常非常遠(yuǎn)的計(jì)劃”。

摘編自《中國(guó)新聞周刊》2022年第31期