“复活”猪脑后又突破?猪死亡后1小时重要器官功能可被恢复

2022.08.04 -

几十年来,科学家一直在寻找保护细胞和器官免受中风、心脏病发作或呼吸停止后可能发生的氧气剥夺。2019年,耶鲁大学的内纳德·赛斯坦(Nenad Sestan)等人曾用再灌注手段成功地让猪脑“复活”了6小时。

8月3日深夜,赛斯坦等人在《自然》杂志上撰文描述了一种名为OrganEx的系统,该系统使氧气能够在猪的全身进行再循环,从而在心脏骤停一小时后,能成功保存细胞和器官的功能和活性。

值得一提的是,因OrganEx技术扭转了细胞和器官长时间缺血的有害影响,器官移植领域的一大难题——移植器官的保存,从而也可能会从中受益。器官移植会有新的突破吗?OrganEx能否摆脱伦理的枷锁真正造福人类?

2019年,一群耶鲁大学的科学家曾用一种名为BrainEx的技术打破了世界对“死亡”的认知。

这种叫BrainEx的系统,让猪在死亡4小时后,大脑成功“复活”,并维持了6小时。消息一出,举世震惊,而当时模糊生死边界的神经科学家内纳德·赛斯坦(Nenad Sestan),在三年后的今天又成功地把BrainEx的升级版OrganEX带到我们眼前。

“复活”猪脑后又突破?猪死亡后1小时重要器官功能可被恢复

这一次,他要复活的是整个猪身体的循环系统。OrganEx到底为什么会这么神奇?

恢复猪全身细胞和重要器官的功能

如果没有氧气,哺乳动物的细胞会很快地死亡。但矛盾的地方在于,给被剥夺氧气的细胞恢复氧气也会导致压力和损伤——这种现象被科学家称为再灌注或再氧合损伤。

为了解决这个问题,科学家在再灌注技术领域奋斗了多年。近日,耶鲁大学的赛斯坦团队根据三年前的BrainEX系统升级打造出了OrganEX系统,对心脏骤停的猪再次动了手,这一次他们试图“复活”猪全身的重要器官。

“复活”猪脑后又突破?猪死亡后1小时重要器官功能可被恢复

在这个研究中,研究人员优化了再灌注所需的灌注液,改变了其中所含的冷冻保护剂和抗生素等。他们使用计算机控制的系统将灌注液泵入猪的全身,该系统涉及灌注泵、氧合器和血液透析装置,能够保持灌注液中电解质和其他必需分子的稳定水平。

紧接着,研究人员将OrganEx与一种更传统的心肺替代装置ECMO进行了功能上的比较,ECMO是一种体外膜氧合系统,能将猪自身的血液携带上新鲜的氧气再泵入体内。

他们让猪心脏骤停,并在猪死亡后将它们放置了一小时,然后对他们进行了六个小时的全身再循环和再氧合。

“复活”猪脑后又突破?猪死亡后1小时重要器官功能可被恢复

研究表明,ECMO不能完成所有器官的恰当灌注,研究人员发现许多较小的血管已经发生了塌陷。相比之下,OrganEx系统的使用能达到完全再灌注的效果,同时维持稳定的耗氧量,并且研究人员没有检测到典型的缺氧电解质紊乱和异常酸性体液。

他们还对猪的脑、心脏、肺、肝、肾和胰腺组织进行了深入地分析,结果显示,与ECMO相比,OrganEx灌注后细胞的破坏减少,并且有更多证据表明了OrganEx灌注促进了细胞的修复过程,比如在猪的肾脏细胞中,出现了细胞增殖的现象。

总之,研究人员通过这项研究发现,OrganEx表现出能保存组织完整性、减少细胞死亡、并恢复多个重要器官(如心脏、脑、肝脏和肾脏)中特定的分子和细胞过程,这个方法或有望增加移植器官的可用性,是一个非常有前景的突破。

他们曾“复活”过一颗死去的猪脑

在进行当前研究之前,赛斯坦的小组曾开发了一种名为BrainEx的技术,可以在长达6小时的缺氧后恢复猪脑细胞中某种程度的代谢活动,让猪脑“复活”。

“复活”猪脑后又突破?猪死亡后1小时重要器官功能可被恢复

“复活猪脑”这个神奇构想是怎么来的?

这个构想来源于20世纪初,科学家试图通过实验让大脑在心脏停止跳动之后还能继续保持活动,但这件事实施起来比较困难。

有意思的是,之前还有研究表明,人死后很久,从大脑中取出的细胞仍然可以进行正常活动,比如说制造蛋白质。

基于这些发现,赛斯坦有了个大胆的想法——他想要弄清在生命体死亡数小时之后,还能够让整个大脑“复活”吗?

于是他带领着团队的小伙伴,到实验室附近的一家屠宰场购买了32头猪的猪头用来做实验。

在猪死后四小时,猪头被送进了实验室,研究人员开始用BrainEx系统进行灌注,向猪的大脑静脉和动脉中注入冷冻保护性灌注液,这个系统能向脑细胞输送营养和氧气来模拟血液的流动。

“复活”猪脑后又突破?猪死亡后1小时重要器官功能可被恢复

在持续灌注6个小时后,猪的大脑皮层细胞死亡数目与对照组相比减少了,细胞仍可以发挥一些功能,某种程度上让猪“起死回生”了。

而完成了这一系列实验的赛斯坦并没有停下研究的脚步,三年后的今天又成功“复活”了猪体内的部分器官和细胞功能。

OrganEx的未来:治疗疾病、保护待移植器官

从赛斯坦第一次“复活”猪脑的时候,伦理问题就从未离开过他的研究。我们不禁疑惑,大脑和身体的部分机能可以恢复,是不是意味着我们能被“复活”或者说死亡的定义将被推翻?

针对上述问题,这项研究的共同作者,耶鲁大学神经科学研究科学家Zvonimir Vrselja在一次采访中表示,“在实验期间的任何时候,我们都没有观察到与感知、意识或意识相关的有组织的电活动,临床上严格来说,这不是一个活的大脑,但它是一个细胞活跃的大脑。”

因此,即便是研究人员成功恢复了猪全身的部分重要器官(如心脏、脑、肝脏和肾脏)中特定的分子和细胞过程,也不算是让猪活了过来。

但不可否认的是,OrganEx这项技术的出现,或许能够改变一些涉及到心脏等重要器官的疾病的治疗现状。

这项研究的结果揭示了OrganEx和ECMO在动物身体功能(包括细胞死亡和炎症)的基因表达方面存在着显著差异,说明OrganEx有可能为心脏病发作或中风的人带来新的治疗策略,当然该系统的组件在特定临床情况下的安全性仍需要进行研究。

如果我们把眼光再放远一些,会发现OrganEx在器官移植领域还有一项可观的前景。

研究人员通过试验发现,OrganEx系统可以对离体器官进行再氧合和复苏,并且灌注液中的抑制剂能抑制细胞死亡的速度,从而延长器官离体后保持活性的时间。

因此他们认为,OrganEx系统可能会改善器官供体的现有灌注方法和效果,这在器官移植领域无疑是一个很好的消息,能够一定程度上改变供体紧缺的情况。

(文章来源:澎湃新闻)

- END -

474
0

美联储FOMC声明及主席鲍威尔发布会重点一览

  FOMC声明:  利率 水平:美联储将基准利率 提高25个基点至0.25%至0.50%,布拉德支持加息50个基点;