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人体冷冻 未来能否复活?

科技
来源: 标签:人体 2015-09-26 17:08:35
  在著名科幻小说《三体》中,低温休眠后来成为未来人类最普遍的一项技术。低温休眠是指在极短的时间内,将人类冷冻到零下196℃,让细胞停止活动,无限延长人类的生命周期。  今年5月,61岁的杜虹因胰腺癌去

  在著名科幻小说《三体》中,低温休眠后来成为未来人类最普遍的一项技术。低温休眠是指在极短的时间内,将人类冷冻到零下196℃,让细胞停止活动,无限延长人类的生命周期。

  今年5月,61岁的杜虹因胰腺癌去世。按照她的遗愿,美国阿尔科生命延续基金会即刻对她的遗体头部进行了特殊冷冻处理,待50年后医学进步,再为杜虹解冻头部、再造身体,这也是中国首例参与人体冷冻保存的案例。作为科幻小说《三体》的编审之一,杜虹的勇敢尝试跟小说中的云天明经历相似,这也再度引起了人们对科幻与现实边界的思考:冷冻人体技术究竟如何实现?复活难度几何?未来杜虹能否真的能从“沉睡”中苏醒?

  记者采访本次冷冻手术的志愿者、中国农业科学院基因工程与细胞工程方向博士生魏景亮,细究“人体冷冻”的真相。

  文/广州日报记者 郭原毓

  图/gettyimages

  杜虹遗体头部

  将在液氮中保存

  目前,人体冷冻手术只在病人死亡后实施,分为冰冻、灌流、降温保存三个部分。在杜虹心脏停止跳动后,医生第一时间向她体内注射了抗凝剂、抗菌药物和抗血栓药物,以防止血液凝固,并用特制设备按压心脏,保证血液继续循环。随后,杜虹的遗体被放入装有冰块的木质棺材,迅速转移到手术地点,耗时约1小时。

  接下来是灌流,由于人体细胞中含有大量水分,冰冻过程中水分凝固会形成冰晶,极易刺破细胞,造成巨大伤害,所以冰冻技术的要点是使用冰点更低、不容易结晶的保护液代替水分,达到脱水效果。医生先用稀释过的保护液,逐步替换遗体中残留的血液,随后打开遗体颈部的总动脉和总静脉,形成一个液体输入的回路,输入保护液,开始替换头部残留的血液。灌流超过4个小时,整个过程需要在冰冻低温接近0℃的情况下完成。

  此后需要将遗体进一步降温。手术工作人员使用零下60℃的干冰对遗体逐步降温,最终将遗体保存在一个零下40℃左右的冰棺当中。至此,遗体冰冻的初步流程完成。

  接下来,杜虹的遗体在冰冻状态下被送到位于美国亚利桑那州斯科茨代尔的阿尔科总部(全球最大的冷冻人体研究机构之一)。由于杜虹只选择了冷冻大脑部分,因此头部被单独分离出来,保存在零下196℃的液氮环境特殊容器中。此后,工作人员将按期添加液氮,保证她的头部长期保存。按科学家的乐观估计,50年后的科学技术也许就能让杜虹解冻头部、再造身体,也就是“复活”。

  难点

  防止大脑冰晶化

  尽量无损保存

  “全球已有139例病人在阿尔科进行人体冷冻术,其中60%为大脑冷冻。大脑承载了人的记忆、情感和人格,它非常脆弱,且神经细胞结构高度复杂,虽然现代医疗水平已经非常善于冷冻和复苏人体器官,但冻结大脑完全不同。其他肝脏、肌肉细胞结构比较单一、重复,可能失去了一小部分仍能良好运行,但大脑神经细胞就不同了,神经元当然也存在相似性,但每一处小的连接、突触等都有差异。所以手术过程中要尽量做到无损保存,避免低温条件下水分凝固形成冰晶,刺破细胞,破坏细胞完整性。”魏景亮说。

  作为本次手术的志愿者,中国农业科学院基因工程与细胞工程方向的博士生魏景亮告诉记者,由于专业原因,4年前他就开始关注人体冰冻技术。“在国内,没有专门的机构对此进行研究,关注此技术的大多以业余爱好者为主。”魏景亮便是其中之一,他们通过知乎等网络平台走到一起,今年4月左右,他们得知杜虹的意愿,随即与家属进行联系,并很快和美国阿尔科公司达成了冷冻手术协议。

  魏景亮介绍道,当病人心跳停止后,细胞自噬加快,因此手术一开始用接近0℃低温来抑制生物酶的活性,从而暂停细胞衰落。接下来的灌流环节,温度逐渐降低到0℃以下,如果选择了全身冷冻,则通过外科手术打开胸腔,将保护液从主动脉和肺动脉接入,流进全身的血管中,再让冲洗出来的血液和保护液从主静脉和肺静脉流出,对选择仅保存大脑的病人,则直接对两侧的颈总动脉灌注保护液,从颈总静脉流出。“目前用的保护液是一种化学混合物,可用于移植器官的长期保存。灌注结束时,大脑中保护液的浓度将达到约60%,保护剂充分渗透到人体组织中,让组织中剩余的少量水不能够结冰,而是在低温下被‘玻璃化’,使细胞尽量完整地保留下来。”

  至于冷冻全身和大脑的区别,魏景亮指出,有人选择冷冻全身主要出于心理上易于接受的考虑。“理论上,冷冻是温度向空间传递的过程,体积越小,效果越好。而且现代科学的发展已经达到能够培养出人类肢体组织的水平,只是法律层面仍未通过,在人体冷冻术中,再造大脑以外的身体不算是最大的技术难点。”

  释疑

  现实非科幻,不存在活体冷冻

  电影和科幻小说中经常出现这样的场景:给你打上一针再放入冰柜里冷冻起来,安安静静地睡上好几十年,等再次醒来时,已经恍若隔世,孙子都迈入老年了,而自己还是年轻时候的模样。这样先入为主的概念也让很多人产生疑惑——活体冷冻真的存在吗?

  事实上,活体冷冻在现阶段并不现实。魏景亮说:“目前接受人体冷冻的病人大多是癌症患者,人体冷冻术相当于把现代科学解决不了的问题,通过冻结保存的方式延迟至未来解决,何时可以顺利‘复活’被冷冻的病人并治愈他们还不好说,这种情况下,活体冷冻相当于谋杀。”

  虽然现实让很多人的幻想破灭,但人体冷冻手术的保存环节跟小说中还是颇有几分相似,在小说《三体》中,云天明的大脑被冰冻技术保存后的场景是这样的:“在他们正中有一个工作台,上面放着个一米左右高的不锈钢圆柱形绝热容器,刚刚密封,从容器中涌出的超低温液氦产生的白雾还没有消散,由于低温,那些雾紧贴着容器的外壁缓缓流下,流过工作台的表面,像微型瀑布般淌下,在地板上方消失了。白雾中的容器看上去似乎不像是尘世中的东西。”

  而在美国阿尔科总部人体保存室中,摆着一个个银白色的不锈钢储藏罐,储藏罐上连接着数不清的管线。大的罐子有两人多高,小的储藏罐也有大半人高。这些储藏罐,便是病人遗体的“临时住所”,大的储藏罐用于冷冻保存整个身体,小的则用于冷冻脑部及神经系统。虽然现阶段遗体保留在零下196℃的液氮环境中,但也有科学家指出,零下240℃的液氦更适合用于保存,只是由于成本太高,没有大加普及。从这个角度看,现实与科幻小说又有不谋而合之处。

  复活

  理论可行,但要跨越五大损伤挑战

  阿尔科公司提出的“玻璃化”概念理论上可以解决冷冻过程中细胞受损的问题,但目前尚未有任何证据表明我们能够将人体器官玻璃化。美国西雅图华盛顿大学的低温生物学家高大勇说道:“我们能够将非常小的事物,例如昆虫和血管等简单组织玻璃化,这是因为体积小,容易控制冷却过程,冷冻保护剂也能正确合适地扩散。”那么人体冷冻病人的器官将如何受到影响?高大勇认为,我们并不知道病人死后在玻璃化过程中会受到什么损伤。

  加拿大渥太华大学的生物化学家肯恩·斯托里教授也认为前景不容乐观。“人类有很多不同的器官,移植器官的研究让我们知道,即使我们能够成功冷冻它们,每一个器官却需要以不同速率冷却,且冷冻保护剂的混合物和浓度也各不相同。即使你只想保存大脑,大脑也有十几个不同的区域,它们需要用不同的方法进行冷冻保存。”

  魏景亮也总结道,未来解冻后修复过程面临着五大损伤:绝症伤害、衰老伤害、细胞自溶和微生物降解伤害、冷冻伤害、解冻过程造成的伤害(包括冷冻技术不够完善造成的少量冷冻损伤、化学浓度冲击、由于温度传播不均匀造成的应力性断面,长期液氮保存中可能出现的极少的化学变化)。其中化学浓度的冲击是解冻时最大的障碍,没有结冰的部分在保护液析出时化学浓度变高,造成高渗透压,可能损伤细胞膜等,而这五种伤害没有一项是目前能够解决的。

  至于科学家提出的50年后可能解冻,那是基于现代科学发展速度的乐观估计,对此,北京天坛医院神经外科主任医师贾旺认为,在目前的医学技术支持下,大脑神经被低温冷冻50年,复苏的可能性是有的。不过,冻存的神经组织即使恢复了活性,能否移植到另外一个身体上,并产生新的生命,还要跨过脊髓链接、中枢神经再生、显微外科缝合等多重艰巨的挑战。

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