死去的大腦能復活嗎?首次人類研究以找出答案

2021年06月07日23:37:11 科學 1991

上個月,一家位於費城的生物技術公司啟動了一項臨床試驗,將死亡的意義推向了極限。

與武裝倫理委員會批准在阿努邦醫院印度從IRB,Bioquark正在招募誰已經在臨床上被認為腦死亡的嚴重腦外傷20個例。

憑藉一系列尖端的、神秘的治療技術——幹細胞、生物活性分子、大腦和脊髓刺激——該團隊希望恢復患者的部分基本大腦功能,最終實現「聖杯」的回歸目標自主呼吸的能力。

可衡量結果的預期截止日期?短短的15天。

讓它沉入其中。

如果您的第一反應是懷疑,那麼您並不孤單。這是什麼,拉撒路效應,弗蘭肯斯坦,行屍走肉?為即將上映的恐怖電影進行某種病毒式宣傳?

不完全的。一大群殭屍可能不會出現在我們的未來,但 Bioquark 的目標是欺騙死亡。這就是雄心勃勃的 ReAnima 項目計劃要做的事情。

定義死亡的棘手問題

我們經常把死亡看作是按下一個開關:一分鐘你在那裡,下一分鐘所有的燈都熄滅了。


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但這是對死亡過程的簡單諷刺:即使在心跳和呼吸停止後,大腦活動的火花也經常揮之不去。在某些情況下,即使是深度昏迷的患者——無法自主呼吸——也能保持簡單的反射性反應。他們的腦電波,無論多麼輕微或不穩定,仍然可以通過 EEG 測量。

相比之下,腦死亡是最終的。診斷表明包括腦幹在內的大腦完全和不可逆轉的破壞。腦死亡的人不會昏迷或處於植物人狀態。他們沒有希望自然恢復。他們死了。

Bioquark to Singularity Hub的首席執行官 Ira Pastor 解釋說,在世界上許多國家,這些受試者被歸類為「活體屍體」 。但是定義有問題。

從理論上講,腦死亡是一種高度客觀、嚴格定義的醫學狀態,具有巨大的法律意義。畢竟,我們認為腦死亡患者是無法挽救的——是時候拔掉插頭、考慮器官捐贈、說我們最後的告別了。

但在實踐中,腦死亡並沒有那麼簡單。

帕斯特說,深度昏迷和腦死亡之間有很多「灰色地帶」。

一個主要原因是「不可逆轉的死亡」在很大程度上依賴於技術。許多世紀以來,缺乏呼吸和心跳是死亡的標誌,但生命維持機器和復蘇方法的發明模糊了這一界線。

鑒於歷史先例,誰能說腦死亡真的不可逆轉?

儘管腦死亡似乎是醫學上先進的死亡定義,但它的標準最早是在 1960 年代後期創造的,早在神經科學深入研究意識和人格之前很久。

因此,腦死亡並沒有考慮到最新的技術和現代神經科學的發現,例如測量神經遞質釋放。


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診斷腦死亡的過程同樣古老。醫生可能會刺破患者的甲床以檢查疼痛,查看二氧化碳是否會觸發自主呼吸,使用腦電圖 (EEG) 檢測大腦中的電活動跡象。

然而,這些措施都不能明確告訴我們是否不會捲土重來。

帕斯特說,雖然不可逆性是腦死亡的核心,但它是不可測量的。在極少數情況下,醫生是錯誤的。在過去的幾十年中,已經出現了一個 少數 幾十 情況下,的自發復興腦死亡患者,其中大多數是兒童和青少年。在一個特別令人難以置信的案例中,一名年輕女子在被診斷為腦死亡後成功分娩。

「儘管存在爭議並導致預後不佳,但我們相信 [這些] 案例突出表明,在嚴重的意識障礙領域,事情並不總是非黑即白,」帕斯特說。

他說,這是我們開展這一利基計劃的主要動力。

拉撒路工具包

你如何快速啟動一個死腦?

帕斯特解釋說,我們研究中的受試者患有嚴重且廣泛的神經元死亡。軸突的完整性——神經元用來相互交流的長投影——瓦解,正常的信號處理中斷。

一種解決方法是嘗試挽救剩下的東西,例如通過重新配置現有電線來修復損壞的耳機。但是,任何重建死腦的嘗試都可能需要有效的替換部件——新生長的腦細胞來替換因受傷而丟失的腦細胞。更重要的是,細胞需要一個有利的環境來幫助它們生長並融入現有的大腦迴路。

Bioquark 專註於兩者。

該團隊的「秘方」是生物活性分子 和間充質幹細胞(MSCs)的組合。MSC 幾乎存在於所有組織中,並已用於細胞替代療法近 10 年。儘管尚未在人類中進行全面測試,但對患有創傷性腦損傷的嚙齒動物的初步研究表明,移植的 MSC 會整合到大腦中並有助於增強運動和認知恢復。

通過研究腦損傷的極端情況,Pastor 相信該團隊將獲得對垂死大腦運作的獨特見解

幹細胞移植並不是什麼新鮮事,但 Bioquark 想更進一步:利用各種生物活性分子,該團隊希望在大腦中建立一個微環境,允許「外胚再生」,即再生缺失身體部位的過程。

當成年人遭受身體傷害時,例如失去手指,我們的身體會通過形成疤痕組織做出反應。默認響應是修復,而不是重新生成。

然而,在人類胎兒早期發育過程中,組織損傷會引發大規模且高度協調的反應,引導身體遠離炎症和疤痕。人類胎兒不會留下令人討厭的疤痕,而是可以重建丟失的組織,就像渦蟲扁蟲再生被切斷的頭部一樣(並可能保留最後一個頭部的記憶!)。

這個過程的大部分涉及吸引大量局部細胞來幫助重建組織。而且它們也不僅僅是幹細胞。在許多情況下,成熟細胞是「去分化的」,因為它們失去了身份並轉換回幹細胞樣狀態。通過這種方式,身體「回收」這些細胞以支持組織再生。


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帕斯特說,這是一個在人類胎兒中自然發生的過程。所以,我們問——如果我們能模仿這個過程並迫使成人大腦的默認反應從修復變為再生會怎樣?

Bioquark 之前的研究發現,這種重建過程依賴於可以從兩棲動物卵細胞中提取的生物活性分子。

該團隊在2014 年的一項專利中寫道,提取的生物活性成分,主要是 microRNA 和蛋白質,可以將受損細胞重新編程為類似幹細胞的狀態。

事實上,幹細胞在某種程度上是次要的——人們擔心它們可能被誇大了。Pastor 解釋說,我們的核心重點是這些形態發生提取物。

也就是說,在腦死亡動物模型中,關於化學提取物(一種具有深奧名稱 BQ-A 的生物活性分子的混合物)的報道相對較少。

問題是這樣的模型很少而且相距甚遠,其中一些非常奇特,比如用一氧化碳毒害豬,Pastor 解釋說。他說,在我們的初步研究中,我們避開了這些模型,而是專註於創傷性腦損傷和脊髓損傷模型。

目前的試驗將是第一個直接測試這些提取物幫助重啟人類大腦的能力。

帕斯特強調,這項研究旨在觀察治療後非常基本的腦幹功能——這裡是電耳語,那裡是一陣神經遞質。

除了基於細胞的療法,Bioquark 還計劃使用腦刺激技術來補充 BQ-A。這些治療,包括正中神經刺激和經顱激光刺激,通常用於治療昏迷和其他嚴重意識障礙的病例,並取得了不同程度的成功。

為什麼要使用如此大的不同技術組合?Bioquark 不想立即知道什麼有效,什麼無效?

帕斯特解釋說,在我看來,當前的大型製藥公司疾病干預模式有兩個嚴重缺陷。一是高度關注治療晚期癥狀而不是最初的原因。另一種是將任何疾病歸結為單一原因的還原論方法,因此也就是單一的藥物解決方案。

「自然界中的異形再生是多方面的,涉及許多協同運作的機制,」帕斯特說。「要進行如此複雜的計劃,顯然沒有『靈丹妙藥』(而且很可能永遠不會),因此有了組合協議的概念。」

復活

帕斯特強調,這項研究旨在觀察治療後非常基本的腦幹功能——這裡是電耳語,那裡是一陣神經遞質。

「雖然完全康復……確實是我們的長期願景……但它不是第一項研究的核心重點或主要終點,」帕斯特說。他補充說,近期的「聖杯」是恢復自主呼吸。


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換句話說,我們不會很快看到大腦完全清醒和警覺。

但展望未來,如果治療有效,我們可能會遇到棘手的個人身份哲學問題。正如生物倫理學家 Anders Sandberg 博士在The Conversation 中所考慮的那樣,「不難想像這種治療不會完全恢復大腦:記憶、個性和功能可能會被打亂、丟失或被新生長的組織取代。」

在這種情況下,原來的人不會從治療中受益——他們會被一個相似但不同的人取代。

但那是一種遙遠的未來,可能永遠不會發生。畢竟,所提議的療法是高度實驗性的,大腦的再生能力——儘管非常了不起——可能非常有限。

然而,即使試驗失敗,Pastor 也看到了這項冒險的價值。

「毋庸置疑,這是一個非常未開發的發現和開發領域。即使你向外掃描到更廣泛的「意識障礙」類別,在這個領域也很少發生任何類型的治療干預研究,」帕斯特說。

他說,與更「傳統」的神經退行性疾病(如阿爾茨海默氏症帕金森氏症)相比,這一點尤其明顯。

通過研究腦損傷的極端情況,Pastor 相信該團隊將獲得對垂死大腦運作的獨特見解——這些見解最終可能有助於一系列退化的中樞神經系統疾病。

「我們認為'涓滴'學習對所有這些疾病都是無價的,」他說。

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