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對(duì)話|不談復(fù)活,現(xiàn)在能夠完好凍存人體嗎:原理技術(shù)都不成熟
山東銀豐生命科學(xué)研究院開展的中國首例人體凍存操作,讓“凍存人體,未來復(fù)活”的概念又火了一把。
“這一刻,她(指中國首例凍存人體展文蓮女士)實(shí)現(xiàn)了捐獻(xiàn)自己,獻(xiàn)身醫(yī)學(xué)的夙愿,同時(shí)留給她家人的,卻是一個(gè)期待未來無限可能的希望。”山東銀豐生命科學(xué)研究院在一份《中國首例人體低溫保存紀(jì)實(shí)》中這樣寫道。
8月16日晚和17日上午,就“人體冷凍保存”接下來的研究計(jì)劃、如何評(píng)估凍存效果等問題,澎湃新聞(www.6773257.com)聯(lián)系了銀豐生命科學(xué)研究院宣傳中心主任李慶平。
李慶平表示,“人體冷凍保存”的研究計(jì)劃在《科技日?qǐng)?bào)》的報(bào)道中已經(jīng)體現(xiàn),但澎湃新聞未查詢到相關(guān)信息。截至目前,李慶平未回應(yīng)澎湃新聞的進(jìn)一步咨詢。
從世界第一例人體凍存至今,50多年時(shí)間已經(jīng)過去。科學(xué)飛速發(fā)展,冷凍技術(shù)有了哪些改變? “凍存人體,未來復(fù)活”這一概念是科學(xué)探索還是只是玩票?
帶著這些疑問,澎湃新聞專訪了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、博士生導(dǎo)師趙剛。他是中國大陸地區(qū)唯一一位國際低溫生物學(xué)會(huì)(Board of Governors)常務(wù)理事。國際低溫生物學(xué)會(huì)成立于1964年,總部位于美國。它是低溫生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中成立最早、最具影響力的國際學(xué)術(shù)組織。
趙剛目前是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)低溫醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行主任,趙剛還擔(dān)任了國際低溫生物學(xué)和低溫醫(yī)學(xué)專業(yè)期刊Biopreservationand Biobanking編委、通信評(píng)審專家和科技部創(chuàng)新人才推進(jìn)計(jì)劃評(píng)審專家。
8月17日,趙剛告訴澎湃新聞,現(xiàn)階段,對(duì)于人體冷凍保存而言,從原理到技術(shù)上,均尚不成熟。現(xiàn)有的低溫保存技術(shù),還不能實(shí)現(xiàn)人體冷凍保存(Cryonics)。國內(nèi)媒體近期報(bào)道的“人體凍存”,實(shí)際上是一種“遺體冷存”,更多是用于科學(xué)研究,與國際上所說的“Cryonics”(人體冷凍保存)含義并不完全一致。
此外,令人驚訝的是,雖然人體凍存在全球已經(jīng)實(shí)施了300多例,但據(jù)趙剛所知,在國際學(xué)術(shù)期刊,目前尚無人體冷凍保存(Cryonics)方面的文章公開發(fā)表。
這意味著,在科學(xué)上,并無人體冷凍保存(Cryonics)的科研數(shù)據(jù)予以公開,也無法作為下一步進(jìn)行改進(jìn)其凍存技術(shù)、評(píng)估損傷等工作的基礎(chǔ)。
趙剛表示,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究路線,應(yīng)該是首先探索疑難細(xì)胞的低溫保存、大尺度組織的低溫保存和器官的低溫保存,然后再考慮整個(gè)生命體的低溫保存。科學(xué)研究不是一蹴而就的,需要長期的艱辛的付出,漫長的探索,日趨全面深入地認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)科學(xué)機(jī)理,才有可能走向最終成功。
《中國首例人體低溫保存紀(jì)實(shí)》中談到開展的人體凍存的意義時(shí)寫道,“現(xiàn)在人類掌握的低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)保存人體,未來是否能夠?qū)崿F(xiàn)生命復(fù)蘇還未可知。盡管希望渺茫,但這項(xiàng)計(jì)劃可以激發(fā)社會(huì)和更多的科技工作者對(duì)低溫生物醫(yī)學(xué)的關(guān)注和參與,推動(dòng)低溫醫(yī)學(xué)的發(fā)展。”
對(duì)話趙剛教授:
澎湃新聞:怎么看待最近的中國首例“人體凍存”?
趙剛:從現(xiàn)有的低溫生物醫(yī)學(xué)技術(shù)來看,還不能實(shí)現(xiàn)人體冷凍保存。在國際低溫生物學(xué)領(lǐng)域,目前公認(rèn)的研究進(jìn)展是:已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了絕大多數(shù)細(xì)胞和小尺度組織的長期深低溫保存,但是對(duì)于大尺度組織和器官,目前尚未實(shí)現(xiàn)深低溫保存,更不用說人體冷凍保存了。現(xiàn)階段,對(duì)于人體冷凍保存而言,從原理到技術(shù)上,均尚不成熟。國內(nèi)媒體近期報(bào)道的“人體凍存”,實(shí)際上是一種“遺體冷存”,更多是用于科學(xué)研究,與國際上所說的“Cryonics”(人體冷凍保存)含義并不完全一致。
澎湃新聞:目前的冷凍技術(shù),會(huì)對(duì)遺體造成哪些損傷?未來能復(fù)活嗎?
趙剛:目前的深低溫保存方法,主要可分為慢速冷凍和玻璃化兩種。一般而言,慢速冷凍保存法使用較低濃度的低溫保護(hù)劑(1-2M),通過程序降溫或其它控制降溫速率的方法,將樣品降溫至深低溫(如-40℃,-80℃或者-120℃等),平衡一定時(shí)間后,轉(zhuǎn)移到液氮長期貯存;而玻璃化保存方法,通常使用較高濃度的低溫保護(hù)劑(如6-8M),將保護(hù)劑加載(滲透)到樣品內(nèi)部(細(xì)胞內(nèi)部),然后將樣品直接放入一定的深低溫環(huán)境(比如液氮),實(shí)現(xiàn)超快速降溫、非晶態(tài)固化(玻璃化)。
慢速冷凍保存法,由于降溫過程,有大量冰晶形成,會(huì)引起“胞內(nèi)冰損傷”和“溶液損傷”。對(duì)于細(xì)胞等小尺度生物樣品而言,可以通過適當(dāng)控制兩種損傷的綜合作用,實(shí)現(xiàn)損傷最小化,也就實(shí)現(xiàn)了其最優(yōu)化保存。而對(duì)于大尺度生物樣品(如大尺度組織和器官),慢速冷凍保存法很難適用,這是由于:1、大尺度生物樣品往往都含有不同種類的細(xì)胞,它們要求的最佳降溫速率不一致,很難協(xié)調(diào);2、在冷凍保存過程,冰的生成會(huì)破壞其結(jié)構(gòu)和超微結(jié)構(gòu);3、即使冷凍過程成功了,復(fù)溫過程也會(huì)由于溫差,引發(fā)熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力,造成損傷。
目前公認(rèn)的最有希望實(shí)現(xiàn)大尺度組織和器官的深低溫保存的方法是玻璃化保存方法。但是由于樣品具有較大尺度,不可能做到內(nèi)外同步超快速降溫和復(fù)溫,因此往往需要引入極高濃度的低溫保護(hù)劑(6-8M乃至更高)。但是濃度過高的低溫保護(hù)劑本身就具有較強(qiáng)毒性,會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞、組織和器官的損傷。
此外,即使實(shí)現(xiàn)了大尺度樣品的玻璃化,對(duì)應(yīng)的玻璃體在進(jìn)一步降溫過程中,也會(huì)面臨熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力問題,極易產(chǎn)生機(jī)械損傷。
人體冷凍保存(Cryonics)和遺體冷凍保存(corpse cryopreservation),是兩個(gè)截然不同的概念。
人體屬于整個(gè)生命體,其具有更高的尺度和復(fù)雜度,上述冷凍細(xì)胞和組織過程的各種疑難問題皆不可避免,而且可能還會(huì)有其它更復(fù)雜的基礎(chǔ)科學(xué)問題。現(xiàn)有的低溫保存技術(shù),還不能實(shí)現(xiàn)人體冷凍保存(Cryonics),但是可以實(shí)現(xiàn)遺體冷凍保存以用于科學(xué)研究。
世界上有多家人體冷凍保存機(jī)構(gòu),一般都是“只負(fù)責(zé)保存,不負(fù)責(zé)復(fù)活”。
澎湃新聞:在凍存過程中可以監(jiān)測(cè)哪些參數(shù)來評(píng)估凍存效果?
趙剛:人體冷凍保存過程,這類機(jī)構(gòu)究竟監(jiān)測(cè)哪些參數(shù),我們不得而知。但是對(duì)于低溫保存相關(guān)科學(xué)研究,我們一般監(jiān)控樣品內(nèi)部多個(gè)不同位置的溫度和溶液濃度的變化歷史,相變(水->冰、冰->水)或玻璃化過程,樣品的形態(tài)學(xué)變化(有無裂紋或者斷裂)等等,可以綜合用于粗略評(píng)估保存的效果,但是最直接最有效的評(píng)估方式,是降溫-復(fù)溫后,檢測(cè)樣品的活性和生物學(xué)功能。
澎湃新聞:人體凍存還要解決哪些挑戰(zhàn)?科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯柯肪€大概是什么樣的?
趙剛:根據(jù)我們從事細(xì)胞和小尺度組織低溫保存的經(jīng)驗(yàn),對(duì)生命體的冷凍保存,需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問題為:(1)、結(jié)冰本身導(dǎo)致的損傷,包括細(xì)胞內(nèi)外結(jié)冰;(2)、結(jié)冰引發(fā)的溶液濃縮和極化,進(jìn)而導(dǎo)致的一系列其它相關(guān)損傷;(3)、低溫保護(hù)劑的添加和去除引發(fā)的滲透性損傷,以及低溫保護(hù)劑本身的毒性損傷;(4)、機(jī)械損傷,包括冰晶形成和生長過程引發(fā)的直接機(jī)械損傷,以及熱應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)力可能引發(fā)的微裂紋和斷裂。
嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究路線,應(yīng)該是首先探索疑難細(xì)胞的低溫保存、大尺度組織的低溫保存和器官的低溫保存,然后再考慮整個(gè)生命體的低溫保存。科學(xué)研究不是一蹴而就的,需要長期的艱辛的付出、漫長的探索,日趨全面深入地認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)科學(xué)機(jī)理,才有可能走向最終成功。
澎湃新聞:目前國際上關(guān)于人體凍存發(fā)表過哪些論文或研究數(shù)據(jù)?
趙剛:據(jù)我所知,在國際學(xué)術(shù)期刊,目前尚無人體冷凍保存(Cryonics)方面的文章公開發(fā)表。
澎湃新聞:目前最前沿的低溫技術(shù)致力于解決什么問題?
趙剛:目前最前沿的低溫保存技術(shù)致力于解決細(xì)胞、組織和器官的高效低毒、低溫保存問題。低溫生物學(xué)學(xué)科誕生以來,國際公認(rèn)的世界性疑難問題是器官的低溫保存問題。圍繞這一問題,目前較為前沿的探索包括:1、新型低毒或無毒低溫保護(hù)劑的研究,包括抗凍蛋白、冰晶成核和生長抑制劑等;2、外加物理場(chǎng)(聲、光、電、磁等)調(diào)控的大尺度生命材料降溫和復(fù)溫過程;3、低濃度玻璃化保存技術(shù);4、微納米技術(shù)的使用。
澎湃新聞:目前凍存后又能復(fù)蘇的“神奇的生物”有哪些?
趙剛:目前能夠經(jīng)歷深低溫而又存活的主要是低等簡單生命體,比如線蟲、水熊蟲和輪蟲等。加拿大和美國科學(xué)家都曾經(jīng)研究過北美樹蛙的耐凍性,發(fā)現(xiàn)樹蛙能夠在被幾乎凍成固體的情況下(身體內(nèi)超過70%的水份被凍成了冰)保存數(shù)星期,實(shí)際上是樹蛙體內(nèi)合成的抗凍蛋白和糖類,確保了其心臟不會(huì)結(jié)冰,其本身并未完全凍結(jié),也不是深低溫保存。
澎湃新聞:冷凍或低溫生物學(xué)領(lǐng)域,如何保存大腦?
趙剛:目前大腦主要以腦片形式保存,用于科學(xué)研究。比如,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院就有相關(guān)腦資源庫,用于研究AD等神經(jīng)退行性疾病。
澎湃新聞:“凍存”能保存記憶嗎?會(huì)對(duì)記憶、神經(jīng)連接產(chǎn)生什么影響?
趙剛:從基礎(chǔ)科學(xué)的角度而言,目前對(duì)這些問題尚無確定答案。但是可以想象的是,假如無法實(shí)現(xiàn)大腦的無損保存,物理損傷肯定會(huì)導(dǎo)致相關(guān)神經(jīng)功能損傷。
澎湃新聞:可否簡要介紹一下中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)低溫保存相關(guān)研究和低溫生物醫(yī)學(xué)學(xué)科?
趙剛:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)低溫生物醫(yī)學(xué)相關(guān)研究始于上世紀(jì)90年代末,該學(xué)科由國際低溫生物學(xué)著名華人科學(xué)家高大勇教授創(chuàng)立,高教授也是國際低溫生物學(xué)會(huì)候任主席和主要領(lǐng)導(dǎo)人之一,我本人也是國際低溫生物學(xué)會(huì)常務(wù)理事。我們團(tuán)隊(duì)目前主要致力于探索細(xì)胞、組織和器官的長期深低溫保存的新原理、方法和技術(shù)。比如,電磁場(chǎng)、微納米技術(shù)和材料輔助的低溫保存。我們的研究重點(diǎn)主要集中在人體組織和器官的長期深低溫保存的探索方面,不涉及任何生命體的保存。
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