-196℃休眠百年,深度揭秘“人体冷冻术”

2020-03-13 08:54胡莉花
飞碟探索 2020年6期
关键词:玻璃化液氮复活

文|胡莉花

“只送大脑。”他说。

托马斯·维德要将云天明的大脑送往三体文明,刘慈欣在《三体》中这样描述云天明的大脑被冷冻保存的场景:在他们正中有一个工作台,上面放着个1米左右高的不锈钢圆柱形绝热容器,刚刚密封,从容器中涌出的超低温液氦产生的白雾还没有消散。由于低温,那些雾紧贴着容器的外壁缓缓流下,流过工作台的表面,像微型瀑布般淌下,在地板上方消失了……

人类到底可不可以将大脑和身体速冻保存,并在数个世纪之后,等待高度发达的人类科技将之唤醒“复活”?

每天穿梭在一个有181具遗体、充满超现实感液氮雾气的昏暗空间里,琳达(Linda Chamberlain)并不觉得这有什么奇怪,她会时不时地停下来,隔着一个如同《三体》中所描述的3米多高的不锈钢罐,和她“休眠”在其中的丈夫佛瑞德(Fred Chamberlain)打招呼。和她丈夫一起在这里“休眠”的还有另外8个人。尽管这些在罐子里的人都已被当地的临床医生和法律宣布死亡,但琳达更愿意称他们为“患者”。“因为我知道他们有恢复生命和健康的潜力。我也有可能重新和他们在一起。”

琳达和丈夫共同创办了全球为数不多的冷冻人体机构之一——阿尔科生命延续基金(Alcor Life Extension Foundation,以下简称“阿尔科”)。除了这家在1972年就成立的美国公司以外,美国的冷冻研究所(Cryonics Institute,简写为CI)和俄罗斯的克里奥鲁斯(KrioRus)都在做同样的事情。

自成立以来,已经有1317人选择花费近30万美元报名,将自己的遗体送往阿尔科公司的不锈钢罐子中冷冻保存。这1317人认为,他们用低价获得了重生的机会。批评人士认为,这和相信“不老泉”的神话没什么不同;科学家说,使死去的大脑“复活”的研究已经有数千年了,但现有技术并不能充分保护人体和大脑。

冷冻人体的步骤和价格

100年前因病死亡的人们如果活在现在,可能会因当下的医疗干预手段而得救。那么现在死亡的人,是否可以利用未来100年医疗技术的发展而活着呢?

1962年,人体冷冻领域的先驱罗伯特·埃丁格(Robert Ettinger)出版了《永生的前景》一书,在美国和其他国家掀起了人体冷冻热潮。当时出现的冷冻机构包括纽约冷冻技术协会、加州人体冷冻协会等。人体冷冻技术是将人体全身或者头部低温保存(一般为-196℃以下),以期未来的技术可以帮助冷冻者解冻、复活并获得治疗。

俄罗斯的克里奥鲁斯公司

人体冷冻的过程与普通人想象中的冰箱式的冷冻完全不同。患者临终前,冷冻小组的人员就需要在患者旁边等待。一旦患者心脏骤停,经医生宣布死亡(呼吸和心脏停止)后,就会立即开始冷冻预处理。冷冻小组会立即冷却患者,特别是头部,同时,也会人为保持患者身体的血液和氧气循环,防止脑死亡,并尽量减少细胞损伤。随后会注射抗凝剂,防止血液凝固。一般情况下,患者会选择临终关怀医院或是离冷冻机构较近的医院,因为后续步骤需要在冷冻机构完成。

当患者被宣布死亡并进行初步的冷却后,会被快速运输到冷冻机构,进行人体冷冻的第2步操作——灌注。冷冻小组会用低温保护剂替换掉人体中的血液和水分,防止在冷冻过程中,血液和人体组织中的大量水分形成的冰晶破坏血管等。美国另一家冷冻机构CI使用的防冻剂是一种浓度为70%的玻璃化溶液混合物。灌注时,会在人体鼻咽处放入热电偶(常用的测温原件)来监测大脑温度。灌注方式主要是在人体锁骨上方打开一个小切口并插入导管,通过颈动脉让防冻剂流入心脏和大脑,从而实现全身灌注。

人体冷冻包括两种类型

灌注完成后,人体中的水分和血液都会被防冻剂代替,随后转变为固态玻璃状物质,这一过程被称为“玻璃化”,可以让人体无冰保存,防止冷冻过程对组织、脏器造成损害。随后,人体将被放在冷却装置中约5天半的时间,使体温逐步降低到-196℃,之后便可移入注满液氮的低温恒温箱中长期保存,并每日监测液氮水平,定期增加液氮。

1967年,美国加州人体冷冻协会进行了全球第1例人体冷冻。来自加利福尼亚的心理学教授詹姆士·贝德福德(James Bedford)因胃癌在73岁时进行了冷冻。与现在的技术相比,当时使用的冷冻保护剂很原始,冻存小组的人员向人体注射的是二甲基亚砜,随后用干冰将人体冷却到-79℃,安置在液氮中永久保存。

在1980年以前,全球大约进行了20次人体冷冻,但是最终,几乎所有患者都被解冻安葬了。贝德福德是其中唯一未被解冻的“幸存者”,虽然他曾因各种原因被辗转送至各处,但目前得以安置在阿尔科公司。在阿尔科公司的官方标价中,人体的全身冷冻大概需要20万美元,神经冷冻则需要8万美元。

不同于阿尔科公司可以提供冷冻身体或者大脑的选择,CI公司仅提供身体冷冻,价格约为2.8万美元。他们认为,虽然头部冷冻的玻璃化更容易完成,且头部的长期液氮保存比全身更有效,但是保存整个身体更为重要。目前,CI公司完成了196例人体冷冻,注册的会员有1725位。CI公司不仅可以冻存人体,也提供冻存宠物、DNA等服务。

除了CI公司之外,俄罗斯的克里奥鲁斯公司也提供冻存宠物的服务。克里奥鲁斯成立于2003年,目前已经冻存了76位人类患者和44只动物,有超过500人签署了自己或者亲属去世后的冷冻保存合同。它的费用至少为2.8万美元,具体则取决于冷冻的类型以及冷冻前后的服务。

今天,全球有超过460人处于低温冻存状态,其中大部分是因病去世后进行了冷冻,年龄最大的92岁,最小的仅2岁。还有超过3000人签署了死后冷冻的协议。

冷冻对人体的损害是否可修复?

现阶段,科学家在动物实验中,对玻璃化保存的肾脏进行了解冻移植,取得了一定进展。

21世纪医学(21st Century Medicine)是美国一家冷冻生物学研究公司,他们主要研究冷冻保护剂和相应的冷冻方案。在2005年冷冻生物学的年会上,该公司宣布已成功将兔子玻璃化后的肾脏解冻并进行了移植,这只兔子存活了48天。2016年,他们再次成功进行了相同的试验,同时对移植受体进行了组织切片研究,发现受体兔脑的神经元连接完好。目前的科学研究认为,这些神经元对于动物个体的性格和记忆至关重要。

现在来看,玻璃化可以防止冷冻过程中冰晶的形成,但是有一个问题是不容忽视的,玻璃化转变温度一般为-90℃和-130℃,远高于人体冷冻需要的储存温度-196℃。冷冻过程中,人体温度趋近于液氮温度时,固态物质会发生收缩,但是由冷冻保护剂形成的玻璃状物质无法收缩,因此会造成组织破裂。

在1984年,阿尔科公司就对3位冷冻的患者进行了检查,发现确实存在这种组织破裂的情况,很多器官发生了类似骨折的压裂。阿尔科公司随后将这些患者转为神经冻存。同时,他们也对患者进行了组织学切片,发现患者的细胞性能极佳。

纪录片《冻结的希望》海报

在2001年冷冻生物学的年会上,研究玻璃化血管存储的冷冻学家就这一问题做了报告。他们发现,如果玻璃化之后先将温度降低,再升温到玻璃化转变的温度之上,然后再降温,就可以保护血管不破裂。今天,在液氮-196℃的温度中存储依然是长期冷冻的“金标准”,目前还未开发出其他的存储方式。虽然有些冷冻学家提出尝试开发较高温度的存储,这样就可以与玻璃化转变温度相契合,但新的存储办法无论在存储成本上,还是在存储期限方面,都还面临未知的难题。

CI公司也承认,当前的冷冻技术对于人体依然有损害,但认为这种损害是有限的,能够在未来被诸如纳米技术、3D打印等科技修复。

在纪录片《冻结的希望》中,2岁的泰国小女孩Einz被诊断为脑癌,十余次的手术治疗仍未能挽救这个小生命。Einz的父母都是医疗工程博士,最终他们决定,在女儿离世后对其身体组织进行冷冻。Einz的哥哥曾在妹妹冷冻一年后,去拜访了美国一位人体冷冻所的专家罗伯特·麦金泰尔(Robert McIntyre)。罗伯特表示,Einz能够重生的可能性只有0.1%,因为在冷冻过程中,严重的脱水会损坏大脑。Einz的父母深知这意味着什么。

现在,罗伯特成立了一家提供冻存人类大脑服务的公司,同时研究记忆的存储。他认为,长期记忆存在于大脑神经元结构的排列中,当用戊二醛固定脑组织后,这些信息应该也会得到保存。加拿大达尔豪斯大学的神经学家理查德·布朗(Richard Brown)则认为:“当你死后,脑细胞会死亡,所以死亡后无记忆,也不可能在神经元中找到记忆。”但是,美国霍华德·休斯医学研究所的资深科学家肯·海沃思(Ken Hayworth)对此有不同意见:“虽然大脑恢复的可能性微乎其微,但只要保留好神经元突触的连接模式和突触的超微结构,记忆保存的可能性就未必为零。”美国麻省理工学院的神经学家艾伦·贾萨诺夫(Alan Jasanoff)与海沃思的意见相同。他认为,罗伯特的技术能够将记忆保存下来,但是如何解密这些记忆,则有待商榷。

从世界上第一位人体冷冻志愿者贝德福德接受冷冻到现在,还没有冻存的人被复活过。人体冷冻机构阿尔科、CI以及克里奥鲁斯在官网上都明确表示,以目前的技术,还没有人体能够从远低于冰点的温度下复活。尽管阿尔科公司曾经复活过-196℃下保存的线虫和蠕虫,但显然,大型动物的复活并不容易,还需要付出很多的努力。

对于遥远的未来如何复苏冷冻的人,克里奥鲁斯在官网上明确表示:无法确定。他们猜测在30年后,医学界可能会在人体冷冻上有重大的突破性进展;本文一开始提到的琳达则希望,在50~100年内,能够拥有让患者恢复健康和机体功能的医疗技术;阿尔科公司也希望,未来的科学,例如分子纳米技术等,可以逆转冷冻过程中对人体造成的损害。

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