冷冻的斑马鱼“苏醒”后，人类“冬眠”还远吗

袁斯来

睡美人是家喻户晓的童话故事，美丽的女孩沉睡一百年后，被王子唤醒，鲜妍如初。这大概是关于人类“冬眠”最浪漫的版本。在科幻小说《三体》里，得了白血病的人也可以选择“冬眠”，待几百年后的医疗技术可以治愈这种疾病时，患者再“醒来”，获得第二次生 命。

而冷冻是人类认为能让自己“冬眠”的一个最自然的技术选择。最近，美国明尼苏达大学的科学家成功复活了冷冻的斑马鱼胚胎并培育成功，这也让“人体冬眠”技术有了新的进展。

事实上，早在1967年就出现了全球第一例人体冷藏案例，后来由美国非营利性机构阿尔科（Alcor）生命延续基金会负责保存。这家机构创立于1972年，专门提供人体低温保存，是美国最大的人体冷冻服务提供者。目前，它已实施了152例人体低温贮藏，其中包括《三体》的编审之一、重庆女作家杜虹。

除了阿尔科，其他机构和公司也提供类似的“冬眠”技术。俄罗斯公司KrioRus脑神经冷藏服务的费用是1万美元。美国第二大提供人体冷冻服务的供应商“人体冷冻机构”（Cryonics Institute）全身冷藏的服务价格是2.8万美元，最昂贵的是阿尔科生命延续基金会的全身冷藏服务，费用为20万美元。

然而几十年来，还没有一例冷藏保存的人体，甚至一只人体器官“苏醒”过来。“人体冬眠”技术仍然处于萌芽期。首个尝试者的身体现在依然保存在阿尔科的一个液氮罐子里。

人体组织70%以上是水分，而水在结冰时体积会膨胀，把人体细胞一个个胀破。其结果是，人會就此“彻底地死去”。基于这个简单的道理，人体冬眠技术首先需要解决的是细胞“胀破”的问题。根据阿尔科的官网介绍，关键步骤是灌注和冷藏。他们会从主动脉，往人体内注入冷冻保护液，替换血液。它们包裹着细胞，防止冷冻时形成冰晶并膨胀。

实际上，人体低温保存并不是把人冻成冰块，而是让组织成为玻璃状，这样相对稳定，细胞也不会结冰。整个结晶过程需要零下124摄氏度的低温。最后则是把人储藏在一个两米高的不锈钢杜瓦罐中，里面注满了零下196摄氏度的液态氮。

阿尔科基金冷冻的是临床上已经去世的人，早已没了生命体征，相当于换个地方低温贮藏“遗体”。这些“遗体”在等待未来“起死回生”的机会。但更具意义的“冬眠”是要把还活着的大型生物体冷冻起来，在需要时再解冻苏醒。不过目前这还是一件完全不可能实现的事。

“这项技术从1940年代开始就在研究了，但是直到近十年我们才能低温保存毫米级别的样本。因为水在人体中占据主要的位置，这也让大样本的结晶更加困难。”明尼苏达大学生物传热传质实验室（Bioheat and Mass Transfer Lab）的研究员Kanav Khosla对《第一财经周刊》说，“低温冷冻人体细胞和胚胎是可能的，但是组织、器官和整个人体的冷冻目前是不可能的。”

Khosla所在的这个实验室，已经成功复活了冷冻的斑马鱼胚胎。而复活毫米级别的胚胎，最难攻克的，还是结晶的问题。

斑马鱼和人类可以说关系匪浅，它和人类基因有87%的同源性，所以在以往白血病、胰腺癌的医学研究中，常常使用斑马鱼作为模拟生物。

斑马鱼的个头虽然小，却有个很大的胚胎。尺寸已经达到了1毫米，是人类胚胎尺寸的10倍，是实验鼠胚胎尺寸的1000倍。如果这样体量的冷冻胚胎都能“升温”复活，其他的鱼类、脊椎动物，甚至人类胚胎的实验，自然也有更大的成功希望。

问题在于，这种1毫米的斑马鱼胚胎，对科学家来说尺寸实在是太大了，构造也过于复杂。要保证这个脆弱的胚胎在“大换血”后，经历了从零下100多摄氏度的低温到20多摄氏度的室温的升温变化后还能活着，是一项艰巨的任务。“在活体标本上做实验是非常难的，尤其是胚胎，无论是否注射化学剂，接下来的冷冻和回温操作对于胚胎来说都会施加巨大的压力。很多时候我们也失败了。”Khosla说。

和阿尔科的人体冷冻贮存步骤类似，冷冻斑马鱼胚胎最为关键的环节仍然是“灌注”：把细胞内的水换成冷冻保护剂。但和贮存遗体不同，斑马鱼胚胎是活的，它们根本不能承受高浓度的化学制剂，所以保护液只能起到基础作用。

而缺少高浓度保护液，胚胎很容易随着温度的变化形成冰晶，因为体积膨胀而刺破细胞壁。如果温度降低得足够快，胚胎可能瞬间“假死”，组织也会转化成透明的玻璃状而不是致命的冰。只是，在操作过程中稍有不慎，胚胎变成了白色或开始浑浊，就意味着它会彻底死亡了。

回温过程的关键同样是快。这是一个与冰“赛跑”的过程—让冰还没来得及形成，胚胎就已经活了过来。“我们需要在一分钟内让温度变化6.9万摄氏度，也就是要在0.2秒内让温度降低到零下196摄氏度。”Khosla说。

要应对短时间内温度的急剧变化，胚胎需要一些额外的保护。在此前的一些类似实验中，有科学家会给胚胎加上个只有0.4毫米宽的“冷冻帽”—这种技术来自日本北里公司—它看着像一根长吸管，包括一块连接着把手的薄玻片，还有一个半圆形的罩子，这实际上给胚胎罩上一层“铠甲”。在它们的保护下，胚胎能在液态氮里待上2分钟，直到变得透明。

至于“复活”环节，Khosla和团队用的方法是，在外部用激光加热，在胚胎内部植入吸收激光的介质。其原理就和微波炉一样，让胚胎从内部直接热起来。

Khosla选用的是在美国圣地亚哥的nano Composix公司生产的黄金纳米棒。它们只有111纳米长，可以直接在显微镜下注入胚胎。“它必须同时满足无毒和易产，而且还得保障稳定性，不能因为产品批次不同就有所区别。”这些黄金纳米棒能够吸收近红外波段的激光，而且自然共振频率和激光的波段接近，也就是说，激光和这些纳米棒能够同时以相同的频率震动，如此，产生更多的热量。

有了纳米棒在内部“烤”，加上外部的激光束均匀照射，斑马鱼的胚胎终于能在冰晶形成前就活过来。在培养液里休养一段时间后，目前，由这些复活胚胎孵化的小斑马鱼已经能摇尾巴了。

复活斑马鱼离复活人类显然相差甚远。“我们的技术还不能加热2毫米以上的胚胎。现在说复用到更大的生物系统还为时尚早，毕竟快速的回温会更难。”Khosla对《第一财经周刊》说。

对于人类来说，要想在活着的时候“冬眠”，可能还需要等待几十年甚至几百年的时间，但Bioheat and Mass Transfer Lab正在做的事情，多少让人看到了一些曙光。

据Khosla介绍，他们已在使用氧化铁纳米粒子和无线电波加热更大的样本—比如人类的肾脏和肝脏冷冻体。假如研究有所进展，将直接造福全球庞大的器官移植群体，距离实现人类的“冬眠”梦想也将更近一 步。endprint