新知冷冻复苏不是梦

冷冻复苏,是星际旅行的常用手段。低温保存人体再复苏是科幻,还是科学?最起码就人体器官而言,低温保存人体器官并解冻复苏的技术即将获得突破。这将是一项极有价值的技术,提高捐献器官的使用率和匹配率。美国政府、风投机构和慈善家都在向冷冻保存项目投资,正规的器官银行会很快出现吗?

北美林蛙(Ranasylvatica)每年冬天都要自我冻结好几回,却安然无恙,因为它们能调动自己肝脏内存储的葡萄糖来替代掉体内大部分的水。因此当气温下降时,它们身体组织的内部不会形成冰块。环境转暖时,“冻蛙”解冻后也不会有明显的不良后遗症。研究人员正费尽心思希望复制林蛙的这种无意识行为,用于长期保存移植器官。根据世卫组织的数据,人类目前对可移植器官的需求仅满足了不到10%。而器官供给的总量在减少,其中又有一部分因为不能立刻找到匹配的接收者而被浪费掉。一个被冷却而非冷冻的捐赠肾脏只能维持12个小时,一颗捐赠心脏的有效期甚至更短。如果器官可以被冷冻再解冻而不损坏其功能,这将是一项极有价值的技术。捐赠的器官不会再被浪费,完全匹配需求的器官也能从货架上被找到,正规的器官银行也会开始运作。

取得突破的难点在于水结冰时体积会扩大,活组织中的水在这个过程中会引发各种破坏。不过一支集结了外科医生、生物化学家、机械工程师、食品科学家等专家的研发团队宣布即将攻克这一不利因素。人类上个世纪已经能成功保存精子和红细胞,30年前又成功冷冻保存早期胚胎,但前者是水分不多的单细胞,后者只是微型结构,冷冻整只器官的难度要大得多。哈佛大学医学院的穆罕默德·托纳(MehmetToner)发现林蛙安度寒冬的方法是将身体内部变成玻璃而非冰块。你可能不知道的是,玻璃严格说来是液体而非固体,玻璃冷却时不会形成晶体,所以不会发生体积突变而破坏组织。“林蛙璃”是一种葡萄糖浓缩液,托纳使用另一种糖——海藻糖——来充当形成玻璃的“冷冻保护剂”,并于年6月展示了其团队的成果:通过添加乙酰基的海藻糖让冷冻的大鼠细胞复苏。

解冻的过程也有风险。加热冷冻保存的组织必须迅速完成,否则会在本来只有玻璃的地方会形成冰块,而且这种快速加热必须完全均匀地开展。明尼苏达大学的约翰·比斯科夫(JohnBischof)提议在冷冻保护剂中添加磁铁矿这种氧化铁的微粒。将器官放进一个快速波动的磁场中,当这些颗粒被均匀地洒在组织内部各处,加热也是个均匀的过程。其他团队则在研究许多抗寒的鱼、昆虫和植物体内可以积极抑制冰晶形成的蛋白质,或者尝试完全避免深度冷冻,将防腐剂、氧气、抗氧化剂等组成的冷却混合液灌入器官中。不过这些方式都有很强的干预性。加拿大卡尔顿大学(CarletonUniversity)的肯尼斯·斯托雷(KennethStorey)认为,更好的方法是尝试理解和模仿抗寒生物的特性所基于的分子生物学。

科学界的活跃前沿需要一个平台来协同运作,美国慈善团体器官保存联盟(OPA)为此在年创立。它举办了黑客马拉松,还成功说服了美国国防部重点资助七个研究团队。美国国家卫生研究院、风投资本家、慈善机构和个人慈善家也都纷纷加入扩充研究资金的队伍。

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