本文来自微信公众号：深究科学（ID：deepscience），作者：李晓韦，编辑：常春藤，原文标题：《“复活”猪脑后的又一突破！Nature最新论文：新技术让猪“死而复生”》，头图来自：图虫创意

2019年，一群耶鲁大学的科学家曾用一种名为BrainEx的技术打破了世界对“死亡”的认知。

这种叫BrainEx的系统让猪在死亡4小时后，大脑成功“复活”，并维持了6小时。

消息一出，举世震惊，而当时模糊生死边界的神经科学家内纳德·赛斯坦（Nenad Sestan），在三年后的今天又成功地把BrainEx的升级版OrganEX带到我们眼前。

内纳德·赛斯坦（NenadSestan）

这一次，他要复活的是整个猪身体的循环系统。OrganEx到底为什么会这么神奇？

一、恢复猪全身细胞和重要器官的功能

如果没有氧气，哺乳动物的细胞会很快地死亡。但矛盾的地方在于，给被剥夺氧气的细胞恢复氧气也会导致压力和损伤——这种现象被科学家称为再灌注或再氧合损伤。

为了解决这个问题，科学家在再灌注技术领域奋斗了多年。8月4日，耶鲁大学的赛斯坦团队根据三年前的BrainEX系统升级打造出了OrganEX系统，对心脏骤停的猪再次动了手，这一次他们试图“复活”猪全身的重要器官。

OrganEx技术和工作流程概述

在这个研究中，研究人员优化了再灌注所需的灌注液，改变了其中所含的冷冻保护剂和抗生素等。他们使用计算机控制的系统将灌注液泵入猪的全身，该系统涉及灌注泵、氧合器和血液透析装置，能够保持灌注液中电解质和其他必需分子的稳定水平。

紧接着，研究人员将OrganEx与一种更传统的心肺替代装置ECMO进行了功能上的比较，ECMO是一种体外膜氧合系统，能将猪自身的血液携带上新鲜的氧气再泵入体内。

他们让猪心脏骤停，并在猪死亡后将它们放置了一小时，然后对它们进行了六个小时的全身再循环和再氧合。

灌注方案中的循环和血液/灌注特性

研究表明：

1. ECMO不能完成所有器官的恰当灌注，研究人员发现许多较小的血管已经发生了塌陷；

2. 相比之下，OrganEx系统的使用能达到完全再灌注的效果，同时维持稳定的耗氧量，并且研究人员没有检测到典型的缺氧电解质紊乱和异常酸性体液。

他们还对猪的脑、心脏、肺、肝、肾和胰腺组织进行了深入地分析，结果显示：

1. 与ECMO相比，OrganEx灌注后细胞的破坏减少；

2.OrganEx灌注促进了细胞的修复过程，比如在猪的肾脏细胞中，出现了细胞增殖的现象。

总之，研究人员通过这项研究发现，OrganEx表现出能保存组织完整性、减少细胞死亡、并恢复多个重要器官（如心脏、脑、肝脏和肾脏）中特定的分子和细胞过程，这个方法或有望增加移植器官的可用性，是一个非常有前景的突破。

二、他们曾“复活”过死亡的猪脑

在进行这项研究之前，赛斯坦的小组曾开发了一种名为BrainEx的技术，可以在长达6小时的缺氧后恢复猪脑细胞中某种程度的代谢活动，让猪脑“复活”。

《自然》杂志2019年对这项研究的介绍

“复活猪脑”这个神奇构想是怎么来的？

这个构想来源于20世纪初，科学家试图通过实验让大脑在心脏停止跳动之后还能继续保持活动，但这件事实施起来比较困难。

有意思的是，之前还有研究表明，人死后很久，从大脑中取出的细胞仍然可以进行正常活动，比如说制造蛋白质。

基于这些发现，赛斯坦有了个大胆的想法——他想要弄清在生命体死亡数小时之后，还能够让整个大脑“复活”吗？

于是他带领着团队的小伙伴，到实验室附近的一家屠宰场购买了32头猪的猪头用来做实验。

在猪死后四小时，猪头被送进了实验室，研究人员开始用BrainEx系统进行灌注，向猪的大脑静脉和动脉中注入冷冻保护性灌注液，这个系统能向脑细胞输送营养和氧气来模拟血液的流动。

BrainEx原理图

在持续灌注6个小时后，猪的大脑皮层细胞死亡数目与对照组相比减少了，细胞仍可以发挥一些功能，某种程度上让猪“起死回生”了。

而完成了这一系列实验的赛斯坦并没有停下研究的脚步，三年后的今天又成功“复活”了猪体内的部分器官和细胞功能。

三、OrganEx的未来：治疗疾病、保护待移植器官

从赛斯坦第一次“复活”猪脑的时候，伦理问题就从未离开过他的研究。我们不禁疑惑，大脑和身体的部分机能可以恢复，是不是意味着我们能被“复活”或者说死亡的定义将被推翻？

针对上述问题，这项研究的共同作者，耶鲁大学神经科学研究科学家Zvonimir Vrselja在一次采访中表示：

“在实验期间的任何时候，我们都没有观察到与感知、意识或意识相关的有组织的电活动，临床上严格来说，这不是一个活的大脑，但它是一个细胞活跃的大脑。”

因此，即便是研究人员成功恢复了猪全身的部分重要器官（如心脏、脑、肝脏和肾脏）中特定的分子和细胞过程，也不算是让猪活了过来。但不可否认的是，OrganEx这项技术的出现，或许能够改变一些涉及到心脏等重要器官的疾病的治疗现状。

左图是活猪的肝脏和肾脏细胞，右图是OrganEx系统下的肝脏和肾脏细胞

这项研究的结果揭示了OrganEx和ECMO在动物身体功能（包括细胞死亡和炎症）的基因表达方面存在着显著差异，说明OrganEx有可能为心脏病发作或中风的人带来新的治疗策略，当然该系统的组件在特定临床情况下的安全性仍需要进行研究。

如果我们把眼光再放远一些，会发现OrganEx在器官移植领域还有可观的前景。

因此，研究者认为OrganEx系统可能会改善器官供体的现有灌注方法和效果，这在器官移植领域无疑是一个很好的消息，能够一定程度上改变供体紧缺的情况。

参考资料

1.Improvedorgan recovery after oxygen deprivation. Nature News & views.

2.Cellularrecovery after prolonged warm ischaemia of the whole body（www.nature.com）

3.Pig's brainbrought back to life， sort of， Yale scientists say（usatoday.com）

4.Disembodied pigbrains revived: Your questions answered (nature.com)

本文来自微信公众号：深究科学（ID：deepscience），作者：李晓韦