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小鼠“换头”成功人类还有多远

更新时间:2021-06-12 00:50:01

  还记得那个誓言要做第一例人类换头手术的医生吗?这位来自意大利饱受争议的外科医生赛吉尔·卡纳维罗之前承诺今年年底手术台上见,为了自证所言非虚,这位医生又出来“搞事情”了。卡纳维罗医生的团队在给人类换头前先小试牛刀了一把,成功将一只小鼠的头部移植到另一只小鼠身上,并用血液蠕动泵为移植的头部提供血液,保证脑组织不受损害,成功让手术后的“双头鼠”存活了36小时。此前,换头团队还得到美国一家生物科技公司的支持,制作了一个VR系统,以此帮助换头志愿者在手术前几个月尽快熟悉新的身体。这一系列动作,看似离换头成功的目标又近了一步。

  手术过程 3只小鼠各有分工

  从2019年起,卡纳维罗就在医学界掀起了一股“换头热”,他的目标是给身患重疾的病人换上一个美国骨黄金的头颅。想法很“丰满”,但现实很“骨干”,遭到了来自医学界和社会伦理学界的非议,可就是在重重阻碍下,卡纳维罗不仅找到了愿意花上千万美金尝试换头的志愿者,甚至还给出了一个换头时间表,按计划,2019年底就将是见证奇迹的时刻!为了证明自己绝非信口开河,卡纳维罗抛出新的研究进展:给人换头前,先给小鼠进行了头部移植手术,让一只小鼠的头在另一只老鼠的身体上成功存活了36个小时。

  英国《每日邮报》对此次小鼠头部移植手术做了详尽的描述。和他一起操刀的还包括哈尔滨医科大学第二附属医院的任小平博士,而他们两人也将是终实施人类换头手术的主要搭档。

  卡纳维罗表示,此次小鼠头部移植实验共涉及三只老鼠,头部提供者为一只年幼的小鼠,头部接收者为成年老鼠,另外一只供血者同为成年老鼠。此次实验的目的不仅仅是移植成功,还需要探索在移植过程中,如何切除掉的小鼠头部在成功移植前脑组织不受破坏,且移植成功后尽量保证长时间的存活率。

  此前,科学家也曾在狗和猴子身上做过类似实验,研究如何在大脑供血被切断时保持神经活力。不破坏神经中枢是一个关键,而移植之后的存活时间并不是这些实验中优先考虑的问题。

  此次实验中,为了保证移植头部的血液正常流通,卡纳维罗医生将切除的小鼠头部的血管与第三只小鼠的经脉用硅胶管做了连接,这根硅胶管再穿过一个蠕动泵,借助后者来推动血液流动。然后,当第一只小鼠的头部被成功移植到第二只小鼠身体上以后,医生们马上用人造血管将第一只小鼠的胸腔主动脉和上腔靜脈与第二只小鼠的颈动脉和体外静脉相连接。

  手术结果 移植新头部仍有感知

  实验团队表示,整个手术过程中,移植小鼠的头部没有因为失血造成任何脑组织损害。手术之后,所移植的小鼠头部在新机体上仍然能够眨眼,也能正常感知疼痛。

  另据美国科技网站Business Insider报道,卡纳维罗医生表示,基于此次蠕动泵和血管移植技术的成功尝试,下一步,保证移植后生物体的长时间存活就更有把握了。而在人体换头手术过程中,志愿者的头部被切除后将会在零下 15℃的低温下冻结,以防止大脑死亡,并利用导管对动脉和静脉作支撑。

  根据卡纳维罗医生介绍,整个换头手术的过程非常复杂,换头志愿者的头部将会在12-15℃之间的环境进行手术,而这个温度可以让他暂时处于脑死亡的状态下细胞依然存活。而志愿者的大脑将继续通过硅胶管动脉和静脉与新的身体连接,随后他的头部将会被移植到一个新的身体上。这些过程与目前在小鼠身上的实验将有异曲同工的效果。

  手术准备 VR帮接受者熟悉新身体

  在手术的准备过程中,位于美国芝加哥的创新生物工程技术公司还为卡纳维罗的团队提供了一个新的虚拟现实(VR)系统,以帮助换头志愿者来适应将来的新身体。目前这个虚拟现实体验具体的操作细节还不太清楚,但是志愿者将会在手术的几个月之前就开始使用这套系统。

  “我们将通过虚拟现实技术,为世界首例换头手术病人提供对新身体的适应过程。”该生物公司首席执行官亚历山大·帕夫洛维克表示,“这样可以让换头术的接受者顺利切换至新身体,防止意想不到的心理反应出现。”

  卡纳维罗表示:“这一虚拟现实系统让手术接受者以佳的方式去接受新世界。在这样的世界中,他可以再次行走。”

  此外,卡纳维罗还公布了他的另外一项里程碑式的工具——脊髓钻石切刀。切割脊髓的手术据称非常精密,需要避免伤及神经,因此,伊利诺伊大学的法里德·艾米洛奇教授为卡纳维罗医生开发了一种手术刀,能实现微米级的精度。

  卡纳维罗表示:“艾米洛奇教授开发了全世界锋利、精确的手术刀,可以对脊髓进行清晰的切割,同时确保对神经的影响小。这一切割系统非常具有创新性,这是过程中的另一个里程碑,将使首例人类换头术成为可能。”

  关键挑战

  器官风险 切除一刹那 大脑难存活

  在任何一个移植手术中,首先要做的就是保证捐献者的器官在离开其身体之后保持存活。但事实是,一旦器官离开人体,就会自然走向死亡。一个世纪以来,科学家们在动物身上的实验都表现出在切除头部的刹那,大脑血压急剧降低,缺少血液和空气会使得大脑迅速进入休克直至死亡。

  匹配风险

  免疫会排斥 标记外来物

  和其他器官移植一样,新的器官到来必将引起机体免疫系统的警觉,一旦被标记为“外来物”,就会受到整个免疫系统的轮番攻击。这也就是为什么器官移植病人后期一般都需要长期服用控制免疫的药物。而大脑结构如此复杂,又包含多个器官,所以免疫风险会更高。

  时间风险 手术要迅速 多一小时

  1970年,神经外科医生罗伯特·怀特进行了一项特别的手术,他将一只猴子的大脑移植到了另一只猴子的身上。试验中,他将待移植的头部冷却保温至59华氏度的环境中,手术后的猴子存活了8天,直至免疫系统对新的大脑产生排斥反应而死亡。怀特医生的警告是:手术必须在一个小时内完成!捐献者和受体都必须同时切除脑部,整个过程要迅速,赶在两个机体停止心跳前完成所有的步骤。

  瘫痪风险 脊柱难接合 身体动不了

  对于新移植的头部来说,若想支配整个机体,必须与脊柱很好地连接融合。在怀特医生的猴子大脑移植手术中,这一点就没有做到。手术后的猴子虽然可以眨眼、吃饭,但大脑以下的部位还是不听使唤,完全瘫痪。此次卡纳维罗医生号称自己会用“特别的生物胶”来解决这个问题。他表示会让手术志愿者在整个手术后沉睡一个月来保证脊柱的顺利融合。

休克

瘫痪

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