人类永生还有多远,从复活“冰冻”大脑开始?
许多人都会好奇,天才的大脑究竟长什么样?
爱因斯坦的大脑因为这个“理由”而被解剖。爱因斯坦的遗愿是平静地死去,他不希望自己的大脑或身体被用来研究。然而,一个震惊世界的事件发生了——1955年,当晚值班的病理学家托马斯·哈维偷走了爱因斯坦的大脑。
托马斯·哈维为了揭开天才之谜,将爱因斯坦的大脑切成240块,储存在火棉胶中(纤维素的一些硬而坚韧的形状)。如今,费城马特医学历史博物馆展出了170片普林斯顿大学医学中心,其他片段仍在消失。
如果我们大胆想象爱因斯坦的大脑没有被切片研究,我们现在能复活他吗?如果当时大脑被冻结,未来的技术能让爱因斯坦恢复意识和智慧吗?也许有这样的机会。
不久前,复旦大学邵志成博士团队成功复活了冷冻了18个月的大脑,这项研究成果已经在《细胞》子刊上公布。(论文地址:https://www.cell.com/cell-reports-methods/pdfExtended/S2667-2375(24)00121-8)
该团队提出了一种新型的脑器官冷冻保存技术,可用于储存人脑和神经器官,为研究脑部疾病的病理机制、肝脏移植和脑损伤的药物发现提供了新的方法。所以,冷冻人脑怎样才能实现脑组织复活?大脑复活后,所学的知识和曾经的记忆是否会得到很好的保存?人类追求永生做了什么,从解冻人脑到人类永生?以下,Enjoy:
复活“冷冻大脑”总共分几步?
在日常生活中,鲜肉或果冻过后解冻会变软,人脑或类人大脑也会遇到这样的问题。
因为细胞中含有大量的水分,一旦结冰,水的体积就会膨胀,形成尖锐的霜冻,使细胞“支撑”。所以,大脑器官冷冻保存的最大挑战是避免或减少霜的形成。它也是学术界一直需要解决的难题。
过去的冷冻保存技术已经被证明适用于胚胎干细胞、配子、胚胎、胶质母细胞瘤器官和子宫内膜器官。这是因为胶质母细胞瘤和子宫内膜器官都具有很强的增殖和再生能力,可以增加冷冻保存后细胞的生存,促进传代后的恢复。但是脑细胞含水量高达80%,对低温损伤非常敏感,大部分功能性神经元无法通过传统技术保存。
因此,在实验过程中,复旦大学团队首先利用人类胚胎干细胞培养大脑器官,然后将其放入不同的化学物质中,在解冻前冷冻至少48小时,监测其生长和细胞死亡。
MEDY保护皮质类器官的功能结构。
最终,研究小组发现,由甲基纤维素、乙二醇、DMSO和Y27632组成的化学药剂效果最为理想。——大脑器官解冻后,至少会有更多的细胞死亡和生长。这种药被称为“MEDY”。随后,研究小组不断增加冷冻时间,发现脑器官最长的冷冻时间已达18个月,脑器官解冻后仍有活力。
冷冻过程结束后,我们将讨论如何解冻“大脑”。解冻方法如下:1.从液氮中取出需要解冻的样品(如大脑器官或大脑);2.放入37°在C温下尽早解冻;3.要小心地将类器官转移到含有10的地方μM 在Y27632的W4培养液中培养两天,然后继续培养37632。°C下培养;4.从第三天开始,不包括使用。 W4培养液Y27632,持续培养两天。随后根据试验要求,对解冻后的样品进行进一步的处理和分析。
另外,为了扩大 MEDY 冷冻保存技术的潜在临床治疗,研究人员从一个9个月大的癫痫女孩身上取出了3立方毫米的大脑。解冻后,大脑在实验室培养物中生存了两周,仍然保持活跃。
癫痫病儿童来源的皮质器官和活脑器官的保存状态
研究人员对钙成像进行了验证MEDY冷冻保存后解冻的类器官是否仍具有功能性神经元活性。经过20秒左右的刺激,可以在MEDY冷冻保存的类器官中检测出强烈的钙活性。这意味着谷氨酸在冷冻保存后仍能保持突触连接。
在MEDY冷冻保存技术背后,RNA测序显示了基因表达的变化
综上所述,这些结果表明,皮质类器官的功能细胞结构可以在MEDY冷冻保存期间有效储存。
我们可以看到,这项研究显示了人脑和神经器官储存中MEDY低温保存技术的有效性和适用性,为脑科学研究和相关医学应用开辟了新的途径。
所以,如果当时爱因斯坦的大脑被冻结,是否有可能成功地唤起这个天才?坦率地说,难度很大。本实验的研究人员也承认,MEDY低温保存技术可以维持大脑器官的细胞多样性、功能结构和神经网络活动,但冷冻后很难保持神经器官的同一发育阶段,可能对大脑的保护有限,可能更适合保护大脑组织的病理特征和一些神经元的生存。从这个角度来看,让解冻后的大脑恢复到原来的状态,甚至有主观意识的活动,这一科学难题更是无法证实。
人类永生多远,从冷冻大脑到冰冻人?
自古以来,人类对永生的追求从未停止。传闻古埃及人制作木乃伊是为了在未来某个神秘的时刻重新复活,开始他们的来生之旅。自从冷冻大脑和身体发展以来,它们也是人类期待的最终目标——永生。
从20世纪中期开始,通过冷冻实现永生的想象。
一九四九年,英国生物学家波尔热(C. Polge)和史密斯(A. U. Smith)无意中发现,甘油水溶液中的精子可以在不死亡的情况下经历低温冷冻,使低温保存成为低温生物学的重要研究内容。遵循阿伦尼乌斯公式(Arrhenius equation)据估计,温度对生化反应速度有影响。如果一个生物能在4℃下存活2小时,它应该能在-40℃下存活几天,在-80℃下存活几个月,甚至在-196℃下存活几个世纪。
1962年,物理讲师罗伯特·埃廷格在《永生的前景》一书中提出了人体冷冻的概念。罗伯特博士认为,像这些生物一样,人类有“冷冻复活”的潜力。“死亡是一个渐进的过程,如果身体冻得足够快,死亡是可以逆转的。
他还在书中写道:“我认为我们中的大多数人将来会被无损地冻结。”2011年,他死后,成为自己创办的阿尔科冷冻研究所第106名冷冻人。
罗伯特·埃廷格
事实上,罗伯特·埃廷格提出这一概念后,美国和其他国家掀起了人体冷冻运动,包括纽约冷冻技术协会、加州人体冷冻协会等机构。但当时罗伯特只是一个未来的概念,没想到有人会是第一个吃螃蟹的人。
詹皇·海勒姆·贝德福德是前加州大学伯克利分校心理学的教授。他生前沉迷于冷冻技术的研究。1965年,患有癌症的贝德福德得知自己时间不多,并立下遗书,表明自己可以接受人体冷冻的实验。因此,贝德福德死后立即被冷冻,血液被抽走,注入冷冻保护液。成为世界上第一个进行“人体冷冻”手术的人。
贝德福德最初计划在2017年解冻,但他的家人选择再等50年,所以他仍然在解冻。负责管理贝德福德的机构是美国“阿尔科生命延续基金会”Alcor。这是世界上为数不多的人体冷冻企业之一。它成立于1972年,因为重庆女作家杜虹曾经在中国轰动一时,在阿尔科冷冻大脑。
到目前为止,世界上仍然有许多人尝试“人体冷冻”。据《纽约时报》报道,截至2021年,全球约有500人被保存在冰箱中。但是背后主要有四家人体冷冻企业在运作:除上述阿尔科外(Alcor),只剩下美国人体冷冻研究所了。(Cryonice Institute)、中国山东银丰生命科学研究所,俄罗斯的KrioRus。
但是不同的企业有不同的冷冻技术。和阿尔科(Alcor)不同的是,美国的冷冻机构 CI 使用的防冻液称为CI。-VM-1防冻液,是一种玻璃溶液混合物,浓度为 70%。冷冻身体时,将溶液放入冰箱至冰点以下,然后将置管插入人体颈部,沿颈动脉进入心脏和大脑,实现全身灌注。
而且俄罗斯的KrioRus选择了气体路线,将一种混合稀有气体注入人体后,开始降低温度,使细胞成为果冻状物质,这样也可以避免结晶。另外,俄罗斯人体冷冻技术公司KrioRus还透露,2032年可能会出现用于深空飞行的“身体冷冻”。在长时间的“冬眠”之后,宇航员在太空舱里“觉醒”,这部科幻电影中的桥段也将成为现实?
山东银丰生命科学研究所是中国唯一的人体冷冻研究所。它在2017年完成了中国第一个“冷冻人”展文莲手术。当前,展文莲等“冰冻人”将其放置在容量2000升、高约4米的不锈钢液氮罐中,内部温度为零下196℃。此后,研究人员每天都会对罐内的液位、内外温度和罐内不同点的温度进行监测,每10-15天将液氮补充到罐内。
虽然,目前四大机构都没有成功地唤起人类,但是他们收取的手术费用和维护费用,相当昂贵。举例来说,“阿尔科生命延续企业”需要20万美元才能冷冻全身 每一年的保养费用,冷冻大脑也需要8万美元 年度维护费用; CI 全身冷冻服务和储存,终身会员收费2.8万美元,非终身会员收费3.5万美元。另外,命运和运输服务的费用在任何时候都在8.8万美元到9.5万美元之间。
银丰研究院冷冻身体手术的费用组成:液氮罐,40万;程序冷却设备,40万;体外循环机,100万;呼吸机,七八万;冷冻保护剂的成本是20万到30万,不包括专家、救护车等。此外,液氮在身体进入低温保存状态后被补充,每年大约5万元。
时间和金钱真的能改变长生不老的未来吗?目前,任何研究机构都无法给出明确的答案。可以看出,世界上没有冷冻身体和冷冻人脑的成功例子。还有很多“冷冻人”,他们的尸体因为储存企业破产而被解冻腐烂...
结语
冷冻不仅意味着没有生命轰动的静止,也意味着暂停。当生命按下暂停键时,“冷冻人”一直在等待被轻轻唤醒的一天。所以,总有人愿意相信那个冷冻人在未来睁开眼睛的未来。
坦白说,他们相信有一些科学的论点。现代低温生物学发现,身体细胞分裂的平均周期为2.4年,如果分裂50次,就会死亡。如果细胞分裂20次,细胞的所有生命活动都会在-196℃的低温下停止。但是当它恢复到常温时,细胞可以继续分裂剩余的细胞。这也是冰冻人的科学论点。
与此同时,越来越多的生物或有机体在冷冻几年后恢复的案例也带来了希望——美国国家广播公司报道称,2020年,一个冷冻27年的胚胎被“收养”后发育成正常的新生儿。这意味着只要胚胎在液氮中保存得当,理论上就可以永久活跃。
与此同时,2023年发表在《公共科学图书馆:遗传学》上的论文说明,研究人员复苏了许多深埋在西伯利亚的冻土层,处于“隐生”状态。(cryptobiosis)线虫年龄在46000岁左右。未来,仿生低温保存技术可能会成为未来突破人体低温保存技术瓶颈的方向之一。
但是冷冻人体的研究仍然是人类的无人区。也许“冷冻复活”的问题可能只有在冰冻人“睁开”眼睛的那一刻才会停止。但是,要等多久呢?没有人能解释未来会发生什么。
References
1.Cell:Effective cryopreservation of human brain tissue and neural organoids
2.《自然》:低温度保存技术复杂,目前的技术不能使人体恢复原状。 来源:自然杂志,作者:窦蒙家,张明宽,饶伟,刘静。
爱因斯坦的大脑被切成240个来源:国家地理中文网
中国第一次当地人体冷冻已经完成,“复活”离我们还有多远?资料来源:上观新闻
5.-196°C休眠百年,深度揭秘“身体冷冻” 来源:DeepTech深科技
复旦队的重大进步登上了Cell,破纪录复活。「冰冻」人脑18个月!三体云天明计划成真?来源:新智元
7.今年5月,中国首例本地人体冷冻完成。 每年补充液氮需要5万元 来源:科技日报
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