死去的大脑能复活吗?首次人类研究以找出答案

2021年06月07日23:37:11 科学 1991

上个月,一家位于费城的生物技术公司启动了一项临床试验,将死亡的意义推向了极限。

与武装伦理委员会批准在阿努邦医院印度从IRB,Bioquark正在招募谁已经在临床上被认为脑死亡的严重脑外伤20个例。

凭借一系列尖端的、神秘的治疗技术——干细胞、生物活性分子、大脑和脊髓刺激——该团队希望恢复患者的部分基本大脑功能,最终实现“圣杯”的回归目标自主呼吸的能力。

可衡量结果的预期截止日期?短短的15天。

让它沉入其中。

如果您的第一反应是怀疑,那么您并不孤单。这是什么,拉撒路效应,弗兰肯斯坦,行尸走肉?为即将上映的恐怖电影进行某种病毒式宣传?

不完全的。一大群僵尸可能不会出现在我们的未来,但 Bioquark 的目标是欺骗死亡。这就是雄心勃勃的 ReAnima 项目计划要做的事情。

定义死亡的棘手问题

我们经常把死亡看作是按下一个开关:一分钟你在那里,下一分钟所有的灯都熄灭了。


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但这是对死亡过程的简单讽刺:即使在心跳和呼吸停止后,大脑活动的火花也经常挥之不去。在某些情况下,即使是深度昏迷的患者——无法自主呼吸——也能保持简单的反射性反应。他们的脑电波,无论多么轻微或不稳定,仍然可以通过 EEG 测量。

相比之下,脑死亡是最终的。诊断表明包括脑干在内的大脑完全和不可逆转的破坏。脑死亡的人不会昏迷或处于植物人状态。他们没有希望自然恢复。他们死了。

Bioquark to Singularity Hub的首席执行官 Ira Pastor 解释说,在世界上许多国家,这些受试者被归类为“活体尸体” 。但是定义有问题。

从理论上讲,脑死亡是一种高度客观、严格定义的医学状态,具有巨大的法律意义。毕竟,我们认为脑死亡患者是无法挽救的——是时候拔掉插头、考虑器官捐赠、说我们最后的告别了。

但在实践中,脑死亡并没有那么简单。

帕斯特说,深度昏迷和脑死亡之间有很多“灰色地带”。

一个主要原因是“不可逆转的死亡”在很大程度上依赖于技术。许多世纪以来,缺乏呼吸和心跳是死亡的标志,但生命维持机器和复苏方法的发明模糊了这一界线。

鉴于历史先例,谁能说脑死亡真的不可逆转?

尽管脑死亡似乎是医学上先进的死亡定义,但它的标准最早是在 1960 年代后期创造的,早在神经科学深入研究意识和人格之前很久。

因此,脑死亡并没有考虑到最新的技术和现代神经科学的发现,例如测量神经递质释放。


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诊断脑死亡的过程同样古老。医生可能会刺破患者的甲床以检查疼痛,查看二氧化碳是否会触发自主呼吸,使用脑电图 (EEG) 检测大脑中的电活动迹象。

然而,这些措施都不能明确告诉我们是否不会卷土重来。

帕斯特说,虽然不可逆性是脑死亡的核心,但它是不可测量的。在极少数情况下,医生是错误的。在过去的几十年中,已经出现了一个 少数 几十 情况下,的自发复兴脑死亡患者,其中大多数是儿童和青少年。在一个特别令人难以置信的案例中,一名年轻女子在被诊断为脑死亡后成功分娩。

“尽管存在争议并导致预后不佳,但我们相信 [这些] 案例突出表明,在严重的意识障碍领域,事情并不总是非黑即白,”帕斯特说。

他说,这是我们开展这一利基计划的主要动力。

拉撒路工具包

你如何快速启动一个死脑?

帕斯特解释说,我们研究中的受试者患有严重且广泛的神经元死亡。轴突的完整性——神经元用来相互交流的长投影——瓦解,正常的信号处理中断。

一种解决方法是尝试挽救剩下的东西,例如通过重新配置现有电线来修复损坏的耳机。但是,任何重建死脑的尝试都可能需要有效的替换部件——新生长的脑细胞来替换因受伤而丢失的脑细胞。更重要的是,细胞需要一个有利的环境来帮助它们生长并融入现有的大脑回路。

Bioquark 专注于两者。

该团队的“秘方”是生物活性分子 和间充质干细胞(MSCs)的组合。MSC 几乎存在于所有组织中,并已用于细胞替代疗法近 10 年。尽管尚未在人类中进行全面测试,但对患有创伤性脑损伤的啮齿动物的初步研究表明,移植的 MSC 会整合到大脑中并有助于增强运动和认知恢复。

通过研究脑损伤的极端情况,Pastor 相信该团队将获得对垂死大脑运作的独特见解

干细胞移植并不是什么新鲜事,但 Bioquark 想更进一步:利用各种生物活性分子,该团队希望在大脑中建立一个微环境,允许“外胚再生”,即再生缺失身体部位的过程。

当成年人遭受身体伤害时,例如失去手指,我们的身体会通过形成疤痕组织做出反应。默认响应是修复,而不是重新生成。

然而,在人类胎儿早期发育过程中,组织损伤会引发大规模且高度协调的反应,引导身体远离炎症和疤痕。人类胎儿不会留下令人讨厌的疤痕,而是可以重建丢失的组织,就像涡虫扁虫再生被切断的头部一样(并可能保留最后一个头部的记忆!)。

这个过程的大部分涉及吸引大量局部细胞来帮助重建组织。而且它们也不仅仅是干细胞。在许多情况下,成熟细胞是“去分化的”,因为它们失去了身份并转换回干细胞样状态。通过这种方式,身体“回收”这些细胞以支持组织再生。


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帕斯特说,这是一个在人类胎儿中自然发生的过程。所以,我们问——如果我们能模仿这个过程并迫使成人大脑的默认反应从修复变为再生会怎样?

Bioquark 之前的研究发现,这种重建过程依赖于可以从两栖动物卵细胞中提取的生物活性分子。

该团队在2014 年的一项专利中写道,提取的生物活性成分,主要是 microRNA 和蛋白质,可以将受损细胞重新编程为类似干细胞的状态。

事实上,干细胞在某种程度上是次要的——人们担心它们可能被夸大了。Pastor 解释说,我们的核心重点是这些形态发生提取物。

也就是说,在脑死亡动物模型中,关于化学提取物(一种具有深奥名称 BQ-A 的生物活性分子的混合物)的报道相对较少。

问题是这样的模型很少而且相距甚远,其中一些非常奇特,比如用一氧化碳毒害猪,Pastor 解释说。他说,在我们的初步研究中,我们避开了这些模型,而是专注于创伤性脑损伤和脊髓损伤模型。

目前的试验将是第一个直接测试这些提取物帮助重启人类大脑的能力。

帕斯特强调,这项研究旨在观察治疗后非常基本的脑干功能——这里是电耳语,那里是一阵神经递质。

除了基于细胞的疗法,Bioquark 还计划使用脑刺激技术来补充 BQ-A。这些治疗,包括正中神经刺激和经颅激光刺激,通常用于治疗昏迷和其他严重意识障碍的病例,并取得了不同程度的成功。

为什么要使用如此大的不同技术组合?Bioquark 不想立即知道什么有效,什么无效?

帕斯特解释说,在我看来,当前的大型制药公司疾病干预模式有两个严重缺陷。一是高度关注治疗晚期症状而不是最初的原因。另一种是将任何疾病归结为单一原因的还原论方法,因此也就是单一的药物解决方案。

“自然界中的异形再生是多方面的,涉及许多协同运作的机制,”帕斯特说。“要进行如此复杂的计划,显然没有‘灵丹妙药’(而且很可能永远不会),因此有了组合协议的概念。”

复活

帕斯特强调,这项研究旨在观察治疗后非常基本的脑干功能——这里是电耳语,那里是一阵神经递质。

“虽然完全康复……确实是我们的长期愿景……但它不是第一项研究的核心重点或主要终点,”帕斯特说。他补充说,近期的“圣杯”是恢复自主呼吸。


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换句话说,我们不会很快看到大脑完全清醒和警觉。

但展望未来,如果治疗有效,我们可能会遇到棘手的个人身份哲学问题。正如生物伦理学家 Anders Sandberg 博士在The Conversation 中所考虑的那样,“不难想象这种治疗不会完全恢复大脑:记忆、个性和功能可能会被打乱、丢失或被新生长的组织取代。”

在这种情况下,原来的人不会从治疗中受益——他们会被一个相似但不同的人取代。

但那是一种遥远的未来,可能永远不会发生。毕竟,所提议的疗法是高度实验性的,大脑的再生能力——尽管非常了不起——可能非常有限。

然而,即使试验失败,Pastor 也看到了这项冒险的价值。

“毋庸置疑,这是一个非常未开发的发现和开发领域。即使你向外扫描到更广泛的“意识障碍”类别,在这个领域也很少发生任何类型的治疗干预研究,”帕斯特说。

他说,与更“传统”的神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏症帕金森氏症)相比,这一点尤其明显。

通过研究脑损伤的极端情况,Pastor 相信该团队将获得对垂死大脑运作的独特见解——这些见解最终可能有助于一系列退化的中枢神经系统疾病。

“我们认为'涓滴'学习对所有这些疾病都是无价的,”他说。

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