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幾十年來，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。

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)胞和器官長時間缺血的有害影響，器官移植領(lǐng)域的一大難題——移植器官的保存，從而也可能會從中受益。器官移植會有新的突破嗎？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“死亡”的認(rèn)知。

這種叫BrainEx的系統(tǒng)，讓豬在死亡4小時后，大腦成功“復(fù)活”，并維持了6小時。消息一出，舉世震驚，而當(dāng)時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)活的是整個豬身體的循環(huán)系統(tǒng)。OrganEx到底為什么會這么神奇？

恢復(fù)豬全身細(xì)胞和重要器官的功能

如果沒有氧氣，哺乳動物的細(xì)胞會很快地死亡。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。

為了解決這個問題，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)升級打造出了OrganEX系統(tǒng)，對心臟驟停的豬再次動了手，這一次他們試圖“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，然后對他們進(jìn)行了六個小時的全身再循環(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，同時維持穩(wěn)定的耗氧量，并且研究人員沒有檢測到典型的缺氧電解質(zhì)紊亂和異常酸性體液。

他們還對豬的腦、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)多個重要器官（如心臟、腦、肝臟和腎臟）中特定的分子和細(xì)胞過程，這個方法或有望增加移植器官的可用性，是一個非常有前景的突破。

他們曾“復(fù)活”過一顆死去的豬腦

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)，可以在長達(dá)6小時的缺氧后恢復(fù)豬腦細(xì)胞中某種程度的代謝活動，讓豬腦“復(fù)活”。

《自然》雜志對這項(xiàng)研究的介紹

“復(fù)活豬腦”這個神奇構(gòu)想是怎么來的？

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

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?，比如說制造蛋白質(zhì)。

基于這些發(fā)現(xiàn)，賽斯坦有了個大膽的想法——他想要弄清在生命體死亡數(shù)小時之后，還能夠讓整個大腦“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購買了32頭豬的豬頭用來做實(shí)驗(yàn)。

在豬死后四小時，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脈中注入冷凍保護(hù)性灌注液，這個系統(tǒng)能向腦細(xì)胞輸送營養(yǎng)和氧氣來模擬血液的流動。

BrainEx原理圖

在持續(xù)灌注6個小時后，豬的大腦皮層細(xì)胞死亡數(shù)目與對照組相比減少了，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：治療疾病、保護(hù)待移植器官

從賽斯坦第一次“復(fù)活”豬腦的時候，倫理問題就從未離開過他的研究。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”或者說死亡的定義將被推翻？

針對上述問題，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)期間的任何時候，我們都沒有觀察到與感知、意識或意識相關(guān)的有組織的電活動，臨床上嚴(yán)格來說，這不是一個活的大腦，但它是一個細(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)胞過程，也不算是讓豬活了過來。

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，說明OrganEx有可能為心臟病發(fā)作或中風(fēng)的人帶來新的治療策略，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。

研究人員通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，OrganEx系統(tǒng)可以對離體器官進(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，從而延長器官離體后保持活性的時間。

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

參考資料：

1. Improved organ recovery after oxygen deprivation. Nature

2. Cellular recovery after prolonged warm ischaemia of the whole body. Nature

3. Pig's brain brought back to life, sort of, Yale scientists say. USAtoday.

4. Disembodied pig brains revived: Your questions answered. Nature