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给大鼠装了第二个头后,他们要给人类换头了!

2017/05/04 来源:科研圈/徐寒易
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导读
一支由中意两国医生组成的研究团队在两年前声称,要把一个人的头缝到另一个人的身体上。他们可不是喊喊口号而已。在2017年4月21日发表于 CNS Neuroscience & Therapeutics 的研究中,他们成功制造出了双头大鼠。该团队计划今年在哈尔滨实施第一例人类换头实验。


从图片上看,捐赠大鼠的前爪和头被缝到了受捐大鼠的脖子上。

本文转载自科研圈

意大利神经外科医生 Sergio Canavero 和哈尔滨医科大学的任晓平教授多年来致力于“头部移植”的研究。2016年,该团队曾实施了猴子换头手术,并在一次“概念验证性”手术中切断了一只狗的脊髓,然后又重新把它连上。

今年,该团队又与韩国建国大学以及美国的一些研究者合作,把一个大鼠的头移植到了另一只大鼠的身体上。他们接着又重复了这个手术,创造出了一系列的双头大鼠。


这一系列研究的两位主要作者:任晓平和 Sergio Canavero。图片来源:The Financial Express

Canavero 研究中的大多数动物都只活了几天。双头鼠们平均活了36个小时。他表示,这些实验的目的是证明在人类身上实施同样的手术是可行的。Canavero 表示今年将和任晓平在哈尔滨实施第一例人类换头实验。

在之前的声明中,一名叫做 Valery Spiridonov 的俄罗斯计算机程序员表示接受 Canavero 的换头手术。但是在今年的声明中,接受手术的病人变成了一名中国人。

给动物换头的疯狂手术并不是没有科学家实践过。

前苏联外科医生 Vladimir Demikhov 在50年代曾经为狗做过换头手术。一些日本的研究人员在2002年也曾经把幼鼠的头缝到成年小鼠的腿上。


前苏联医生 Vladimir Dmikhov 在1959年实施的狗换头手术。图片来源:wikipedia

70年代在美国也曾经出现过一些换头手术。美国凯斯西储大学的神经外科医生 Robert White 曾把一个猴子的头移植到了另一只猴子身上。在手术中,他把两只猴子的体温保持在15度左右。按上了新头的猴子在术后大概活了8天,有一定程度的嗅觉、听觉和视觉,但最后受捐猴子的免疫系统还是没有接受新头。

许多专家认为,有许多理由使得这种实验无法成功。就 Canavero 的脊髓重接狗论文而言,凯斯西储大学的神经科学家 Jerry Silver 去年向《新科学家》(New Scientist)表达了这样的意见:“这些论文并不能证明可以在人类身上实验。”

想要成功实施头移植手术仍面临诸多挑战——

头的存活

在手术时,捐赠者的器官在被移植到受捐者的身体之前都得是活的。因为当器官从捐赠者身体中移除时就开始死亡,所以医生必须让器官冷却,减少其消耗的能量,这样才能延长细胞的生命。

医生用冰盐水溶液可以保存肾脏48小时,肝脏24小时,心脏5-10小时。

但是头部并不是一个单独的器官,它是身体中最复杂的部位。人的头上除了有五官、大脑和皮肤以外,还有2大腺体:脑垂体(控制周身激素)和唾腺(产生唾液)。

超过一百年的动物实验表明,当头被切断时,颅内血压会迅速降低。在失血和缺氧的双重作用下,大脑会陷入昏迷,最终死亡。

在最近发表的双头鼠研究中,Canavero 团队通过在捐赠者、受捐者和第三只鼠之间保持不断的血流攻克了这一难题。

排异反应

在任何移植手术中,最棘手的问题就是受捐者的排异反应。受捐者的免疫系统觉察到抗原(引起免疫反应的外来物质)以后就会开始行动。如果抗原和体细胞不匹配,那么免疫系统就会开始全面进攻。这就是为什么大多数接受移植手术的病人在术后需要服用免疫抑制药物。人的头里面包含许多器官,非常复杂,排异的风险更高。

手术时限

从 White 以及 Canavero 的论文来看,整场换头手术必须在1小时之内完成。Canavero 指出,2个头都必须同时取下,然后迅速地将捐赠者的头颅和受捐者的循环系统连接上。在这个过程中捐赠者和受捐者都处于心脏骤停状态。

脊髓连接

要想让新头和受捐者的身体融为一体,脊髓和大脑必须要无缝连接。人的脊髓中有数以千计的神经元通路,在切断以后要把它们重新连上的难度可想而知。

在 White 的猴子实验中这点就没有实现。术后,猴子的头可以转动眼珠,也能看见东西,还可以进食,但是脖子以下就全部瘫痪了。

Canavero 用狗做的实验似乎成功了,但是这点还需要进一步的确认。Jerry Silver 认为:“(Canavero)的团队称把颈髓的90%都切断了,但是论文中却没有证据支持这一点。论文里仅仅有一些模糊的图片。”

Canavero 在 TED 的演讲中否认了这点。他说他们使用了一种名为聚乙二醇(PEG,能使细胞膜中的脂类物质融合,从而使细胞融合)的“特殊生物胶水”成功地完成了实验:他们给部分脊髓被切断的小鼠注射了 PEG,而另一些则被注射了生理盐水。四周后,接受 PEG 注射的8只小鼠中,有5只能够重新活动。而被注射了生理盐水的小鼠没有一只能动。

用 PEG 作为生物黏合剂的想法并不是异想天开。实际上莱斯大学的一些研究人员正在对 PEG 进行改良。他们指出,如果在 PEG 中加入石墨烯纳米带,神经元或许就可以以石墨烯纳米带作为支架重新生长。

Canavero 打算让接受手术的病人昏迷一个月,以便让脊髓长好。但是昏迷这么长时间也会有问题。加利福尼亚大学戴维斯分校的神经外科医生Harry Goldsmith 表示,用医学手段诱发的昏迷常常导致感染和血块,并且减少脑活动。

伦理问题

这种手术究竟该被称为换头还是换脑手术?手术后的人究竟该用头的身份、身体的身份,还是新的身份继续活着?术后的新脑会认为自己是谁?捐赠者和受捐者的家属,乃至社会应该如何看待这样的“科学怪人”?这些都是需要回答的伦理问题。不过这种残忍的实验是否能够得到伦理审查委员会的批准又是另一回事了。

美国神经外科医师协会(AANS)主席 Hunt Batjer 曾在2015年表示:“我不会允许任何人做这种事。因为世界上有许多事比死更可怕。”


图片来源:Business Insider

Canavero 和任晓平今年发表的相关论文:

Li, Peng‐Wei, et al. "A cross‐circulated bicephalic model of head transplantation." CNS Neuroscience & Therapeutics (2017).

Kim, C-Yoon, et al. "Immunohistochemical evidence of axonal regrowth across polyethylene glycol-fused cervical cords in mice." Neural Regeneration Research 12.1 (2017): 149.

Ren, Xiaoping, and Sergio Canavero. "From hysteria to hope: The rise of head transplantation." International Journal of Surgery (2017).

参考资料:

http://www.businessinsider.com/head-transplant-rat-experiment-2017-4

http://www.independent.co.uk/news/science/head-transplant-rat-china-sergio-canavero-xiaoping-ren-a7709161.html

https://www.newscientist.com/article/2106382-head-transplant-teams-new-animal-tests-fail-to-convince-critics/

http://news.bbc.co.uk/2/hi/health/1263758.stm

https://www.newscientist.com/article/dn3135-infant-rat-heads-grafted-onto-adults-thighs/

http://www.independent.co.uk/news/science/head-transplant-rat-china-sergio-canavero-xiaoping-ren-a7709161.html

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