幾十年來(lái)，科學(xué)家一直在尋找保護(hù)細(xì)胞和器官免受中風(fēng)、心臟病發(fā)作或呼吸停止后可能發(fā)生的氧氣剝奪。2019年，耶魯大學(xué)的內(nèi)納德·賽斯坦(Nenad Sestan)等人曾用再灌注手段成功地讓豬腦“復(fù)活”了6小時(shí)。

(相關(guān)資料圖)

8月3日深夜，賽斯坦等人在《自然》雜志上撰文描述了一種名為OrganEx的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使氧氣能夠在豬的全身進(jìn)行再循環(huán)，從而在心臟驟停一小時(shí)后，能成功保存細(xì)胞和器官的功能和活性。

值得一提的是，因OrganEx技術(shù)扭轉(zhuǎn)了細(xì)胞和器官長(zhǎng)時(shí)間缺血的有害影響，器官移植領(lǐng)域的一大難題——移植器官的保存，從而也可能會(huì)從中受益。器官移植會(huì)有新的突破嗎？OrganEx能否擺脫倫理的枷鎖真正造福人類？

2019年，一群耶魯大學(xué)的科學(xué)家曾用一種名為BrainEx的技術(shù)打破了世界對(duì)“死亡”的認(rèn)知。

這種叫BrainEx的系統(tǒng)，讓豬在死亡4小時(shí)后，大腦成功“復(fù)活”，并維持了6小時(shí)。消息一出，舉世震驚，而當(dāng)時(shí)模糊生死邊界的神經(jīng)科學(xué)家內(nèi)納德·賽斯坦(Nenad Sestan)，在三年后的今天又成功地把BrainEx的升級(jí)版OrganEX帶到我們眼前。

內(nèi)納德·賽斯坦(Nenad Sestan)

這一次，他要復(fù)活的是整個(gè)豬身體的循環(huán)系統(tǒng)。OrganEx到底為什么會(huì)這么神奇？

恢復(fù)豬全身細(xì)胞和重要器官的功能

如果沒(méi)有氧氣，哺乳動(dòng)物的細(xì)胞會(huì)很快地死亡。但矛盾的地方在于，給被剝奪氧氣的細(xì)胞恢復(fù)氧氣也會(huì)導(dǎo)致壓力和損傷——這種現(xiàn)象被科學(xué)家稱為再灌注或再氧合損傷。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家在再灌注技術(shù)領(lǐng)域奮斗了多年。近日，耶魯大學(xué)的賽斯坦團(tuán)隊(duì)根據(jù)三年前的BrainEX系統(tǒng)升級(jí)打造出了OrganEX系統(tǒng)，對(duì)心臟驟停的豬再次動(dòng)了手，這一次他們?cè)噲D“復(fù)活”豬全身的重要器官。

OrganEx技術(shù)和工作流程概述

在這個(gè)研究中，研究人員優(yōu)化了再灌注所需的灌注液，改變了其中所含的冷凍保護(hù)劑和抗生素等。他們使用計(jì)算機(jī)控制的系統(tǒng)將灌注液泵入豬的全身，該系統(tǒng)涉及灌注泵、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。

緊接著，研究人員將OrganEx與一種更傳統(tǒng)的心肺替代裝置ECMO進(jìn)行了功能上的比較，ECMO是一種體外膜氧合系統(tǒng)，能將豬自身的血液攜帶上新鮮的氧氣再泵入體內(nèi)。

他們讓豬心臟驟停，并在豬死亡后將它們放置了一小時(shí)，然后對(duì)他們進(jìn)行了六個(gè)小時(shí)的全身再循環(huán)和再氧合。

灌注方案中的循環(huán)和血液/灌注特性

研究表明，ECMO不能完成所有器官的恰當(dāng)灌注，研究人員發(fā)現(xiàn)許多較小的血管已經(jīng)發(fā)生了塌陷。相比之下，OrganEx系統(tǒng)的使用能達(dá)到完全再灌注的效果，同時(shí)維持穩(wěn)定的耗氧量，并且研究人員沒(méi)有檢測(cè)到典型的缺氧電解質(zhì)紊亂和異常酸性體液。

他們還對(duì)豬的腦、心臟、肺、肝、腎和胰腺組織進(jìn)行了深入地分析，結(jié)果顯示，與ECMO相比，OrganEx灌注后細(xì)胞的破壞減少，并且有更多證據(jù)表明了OrganEx灌注促進(jìn)了細(xì)胞的修復(fù)過(guò)程，比如在豬的腎臟細(xì)胞中，出現(xiàn)了細(xì)胞增殖的現(xiàn)象。

總之，研究人員通過(guò)這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，OrganEx表現(xiàn)出能保存組織完整性、減少細(xì)胞死亡、并恢復(fù)多個(gè)重要器官(如心臟、腦、肝臟和腎臟)中特定的分子和細(xì)胞過(guò)程，這個(gè)方法或有望增加移植器官的可用性，是一個(gè)非常有前景的突破。

他們?cè)皬?fù)活”過(guò)一顆死去的豬腦

在進(jìn)行當(dāng)前研究之前，賽斯坦的小組曾開發(fā)了一種名為BrainEx的技術(shù)，可以在長(zhǎng)達(dá)6小時(shí)的缺氧后恢復(fù)豬腦細(xì)胞中某種程度的代謝活動(dòng)，讓豬腦“復(fù)活”。

《自然》雜志對(duì)這項(xiàng)研究的介紹

“復(fù)活豬腦”這個(gè)神奇構(gòu)想是怎么來(lái)的？

這個(gè)構(gòu)想來(lái)源于20世紀(jì)初，科學(xué)家試圖通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓大腦在心臟停止跳動(dòng)之后還能繼續(xù)保持活動(dòng)，但這件事實(shí)施起來(lái)比較困難。

有意思的是，之前還有研究表明，人死后很久，從大腦中取出的細(xì)胞仍然可以進(jìn)行正?；顒?dòng)，比如說(shuō)制造蛋白質(zhì)。

基于這些發(fā)現(xiàn)，賽斯坦有了個(gè)大膽的想法——他想要弄清在生命體死亡數(shù)小時(shí)之后，還能夠讓整個(gè)大腦“復(fù)活”嗎？

于是他帶領(lǐng)著團(tuán)隊(duì)的小伙伴，到實(shí)驗(yàn)室附近的一家屠宰場(chǎng)購(gòu)買了32頭豬的豬頭用來(lái)做實(shí)驗(yàn)。

在豬死后四小時(shí)，豬頭被送進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，研究人員開始用BrainEx系統(tǒng)進(jìn)行灌注，向豬的大腦靜脈和動(dòng)脈中注入冷凍保護(hù)性灌注液，這個(gè)系統(tǒng)能向腦細(xì)胞輸送營(yíng)養(yǎng)和氧氣來(lái)模擬血液的流動(dòng)。

BrainEx原理圖

在持續(xù)灌注6個(gè)小時(shí)后，豬的大腦皮層細(xì)胞死亡數(shù)目與對(duì)照組相比減少了，細(xì)胞仍可以發(fā)揮一些功能，某種程度上讓豬“起死回生”了。

而完成了這一系列實(shí)驗(yàn)的賽斯坦并沒(méi)有停下研究的腳步，三年后的今天又成功“復(fù)活”了豬體內(nèi)的部分器官和細(xì)胞功能。

OrganEx的未來(lái)：治療疾病、保護(hù)待移植器官

從賽斯坦第一次“復(fù)活”豬腦的時(shí)候，倫理問(wèn)題就從未離開過(guò)他的研究。我們不禁疑惑，大腦和身體的部分機(jī)能可以恢復(fù)，是不是意味著我們能被“復(fù)活”或者說(shuō)死亡的定義將被推翻？

針對(duì)上述問(wèn)題，這項(xiàng)研究的共同作者，耶魯大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究科學(xué)家Zvonimir Vrselja在一次采訪中表示，“在實(shí)驗(yàn)期間的任何時(shí)候，我們都沒(méi)有觀察到與感知、意識(shí)或意識(shí)相關(guān)的有組織的電活動(dòng)，臨床上嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，這不是一個(gè)活的大腦，但它是一個(gè)細(xì)胞活躍的大腦?！?/p>

因此，即便是研究人員成功恢復(fù)了豬全身的部分重要器官(如心臟、腦、肝臟和腎臟)中特定的分子和細(xì)胞過(guò)程，也不算是讓豬活了過(guò)來(lái)。

但不可否認(rèn)的是，OrganEx這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)，或許能夠改變一些涉及到心臟等重要器官的疾病的治療現(xiàn)狀。

這項(xiàng)研究的結(jié)果揭示了OrganEx和ECMO在動(dòng)物身體功能(包括細(xì)胞死亡和炎癥)的基因表達(dá)方面存在著顯著差異，說(shuō)明OrganEx有可能為心臟病發(fā)作或中風(fēng)的人帶來(lái)新的治療策略，當(dāng)然該系統(tǒng)的組件在特定臨床情況下的安全性仍需要進(jìn)行研究。

如果我們把眼光再放遠(yuǎn)一些，會(huì)發(fā)現(xiàn)OrganEx在器官移植領(lǐng)域還有一項(xiàng)可觀的前景。

研究人員通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，OrganEx系統(tǒng)可以對(duì)離體器官進(jìn)行再氧合和復(fù)蘇，并且灌注液中的抑制劑能抑制細(xì)胞死亡的速度，從而延長(zhǎng)器官離體后保持活性的時(shí)間。

因此他們認(rèn)為，OrganEx系統(tǒng)可能會(huì)改善器官供體的現(xiàn)有灌注方法和效果，這在器官移植領(lǐng)域無(wú)疑是一個(gè)很好的消息，能夠一定程度上改變供體緊缺的情況。

（文章來(lái)源：澎湃新聞）

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