对话|不谈复活,现在能够完好冻存人体吗:原理技术都不成熟

澎湃新闻记者 吴跃伟 实习生 吴佳晖

2017-08-17 15:42 来源:澎湃新闻

字号
山东银丰生命科学研究院开展的中国首例人体冻存操作,让“冻存人体,未来复活”的概念又火了一把。
“这一刻,她(指中国首例冻存人体展文莲女士)实现了捐献自己,献身医学的夙愿,同时留给她家人的,却是一个期待未来无限可能的希望。”山东银丰生命科学研究院在一份《中国首例人体低温保存纪实》中这样写道。
8月16日晚和17日上午,就“人体冷冻保存”接下来的研究计划、如何评估冻存效果等问题,澎湃新闻(www.thepaper.cn)联系了银丰生命科学研究院宣传中心主任李庆平。
李庆平表示,“人体冷冻保存”的研究计划在《科技日报》的报道中已经体现,但澎湃新闻未查询到相关信息。截至目前,李庆平未回应澎湃新闻的进一步咨询。
从世界第一例人体冻存至今,50多年时间已经过去。科学飞速发展,冷冻技术有了哪些改变? “冻存人体,未来复活”这一概念是科学探索还是只是玩票?
带着这些疑问,澎湃新闻专访了中国科学技术大学教授、博士生导师赵刚。他是中国大陆地区唯一一位国际低温生物学会(Board of Governors)常务理事。国际低温生物学会成立于1964年,总部位于美国。它是低温生物医学领域中成立最早、最具影响力的国际学术组织。
赵刚目前是中国科学技术大学低温医学与医学微系统实验室执行主任,赵刚还担任了国际低温生物学和低温医学专业期刊Biopreservationand Biobanking编委、中组部“青年千人计划”通信评审专家和科技部创新人才推进计划评审专家。
8月17日,赵刚告诉澎湃新闻,现阶段,对于人体冷冻保存而言,从原理到技术上,均尚不成熟。现有的低温保存技术,还不能实现人体冷冻保存(Cryonics)。国内媒体近期报道的“人体冻存”,实际上是一种“遗体冷存”,更多是用于科学研究,与国际上所说的“Cryonics”(人体冷冻保存)含义并不完全一致。
此外,令人惊讶的是,虽然人体冻存在全球已经实施了300多例,但据赵刚所知,在国际学术期刊,目前尚无人体冷冻保存(Cryonics)方面的文章公开发表。
这意味着,在科学上,并无人体冷冻保存(Cryonics)的科研数据予以公开,也无法作为下一步进行改进其冻存技术、评估损伤等工作的基础。
赵刚表示,严谨的科学研究路线,应该是首先探索疑难细胞的低温保存、大尺度组织的低温保存和器官的低温保存,然后再考虑整个生命体的低温保存。科学研究不是一蹴而就的,需要长期的艰辛的付出,漫长的探索,日趋全面深入地认识基础科学机理,才有可能走向最终成功。
《中国首例人体低温保存纪实》中谈到开展的人体冻存的意义时写道,“现在人类掌握的低温生物医学技术保存人体,未来是否能够实现生命复苏还未可知。尽管希望渺茫,但这项计划可以激发社会和更多的科技工作者对低温生物医学的关注和参与,推动低温医学的发展。”
对话赵刚教授:
澎湃新闻:怎么看待最近的中国首例“人体冻存”?
赵刚:从现有的低温生物医学技术来看,还不能实现人体冷冻保存。在国际低温生物学领域,目前公认的研究进展是:已经实现了绝大多数细胞和小尺度组织的长期深低温保存,但是对于大尺度组织和器官,目前尚未实现深低温保存,更不用说人体冷冻保存了。现阶段,对于人体冷冻保存而言,从原理到技术上,均尚不成熟。国内媒体近期报道的“人体冻存”,实际上是一种“遗体冷存”,更多是用于科学研究,与国际上所说的“Cryonics”(人体冷冻保存)含义并不完全一致。
澎湃新闻:目前的冷冻技术,会对遗体造成哪些损伤?未来能复活吗?
赵刚:目前的深低温保存方法,主要可分为慢速冷冻和玻璃化两种。一般而言,慢速冷冻保存法使用较低浓度的低温保护剂(1-2M),通过程序降温或其它控制降温速率的方法,将样品降温至深低温(如-40℃,-80℃或者-120℃等),平衡一定时间后,转移到液氮长期贮存;而玻璃化保存方法,通常使用较高浓度的低温保护剂(如6-8M),将保护剂加载(渗透)到样品内部(细胞内部),然后将样品直接放入一定的深低温环境(比如液氮),实现超快速降温、非晶态固化(玻璃化)。
慢速冷冻保存法,由于降温过程,有大量冰晶形成,会引起“胞内冰损伤”和“溶液损伤”。对于细胞等小尺度生物样品而言,可以通过适当控制两种损伤的综合作用,实现损伤最小化,也就实现了其最优化保存。而对于大尺度生物样品(如大尺度组织和器官),慢速冷冻保存法很难适用,这是由于:1、大尺度生物样品往往都含有不同种类的细胞,它们要求的最佳降温速率不一致,很难协调;2、在冷冻保存过程,冰的生成会破坏其结构和超微结构;3、即使冷冻过程成功了,复温过程也会由于温差,引发热应力和内应力,造成损伤。
目前公认的最有希望实现大尺度组织和器官的深低温保存的方法是玻璃化保存方法。但是由于样品具有较大尺度,不可能做到内外同步超快速降温和复温,因此往往需要引入极高浓度的低温保护剂(6-8M乃至更高)。但是浓度过高的低温保护剂本身就具有较强毒性,会导致细胞、组织和器官的损伤。
此外,即使实现了大尺度样品的玻璃化,对应的玻璃体在进一步降温过程中,也会面临热应力和内应力问题,极易产生机械损伤。
人体冷冻保存(Cryonics)和遗体冷冻保存(corpse cryopreservation),是两个截然不同的概念。
人体属于整个生命体,其具有更高的尺度和复杂度,上述冷冻细胞和组织过程的各种疑难问题皆不可避免,而且可能还会有其它更复杂的基础科学问题。现有的低温保存技术,还不能实现人体冷冻保存(Cryonics),但是可以实现遗体冷冻保存以用于科学研究。
世界上有多家人体冷冻保存机构,一般都是“只负责保存,不负责复活”。
澎湃新闻:在冻存过程中可以监测哪些参数来评估冻存效果?
赵刚:人体冷冻保存过程,这类机构究竟监测哪些参数,我们不得而知。但是对于低温保存相关科学研究,我们一般监控样品内部多个不同位置的温度和溶液浓度的变化历史,相变(水->冰、冰->水)或玻璃化过程,样品的形态学变化(有无裂纹或者断裂)等等,可以综合用于粗略评估保存的效果,但是最直接最有效的评估方式,是降温-复温后,检测样品的活性和生物学功能。
澎湃新闻:人体冻存还要解决哪些挑战?科学严谨的研究路线大概是什么样的?
赵刚:根据我们从事细胞和小尺度组织低温保存的经验,对生命体的冷冻保存,需要解决的关键科学问题为:(1)、结冰本身导致的损伤,包括细胞内外结冰;(2)、结冰引发的溶液浓缩和极化,进而导致的一系列其它相关损伤;(3)、低温保护剂的添加和去除引发的渗透性损伤,以及低温保护剂本身的毒性损伤;(4)、机械损伤,包括冰晶形成和生长过程引发的直接机械损伤,以及热应力和内应力可能引发的微裂纹和断裂。
严谨的科学研究路线,应该是首先探索疑难细胞的低温保存、大尺度组织的低温保存和器官的低温保存,然后再考虑整个生命体的低温保存。科学研究不是一蹴而就的,需要长期的艰辛的付出、漫长的探索,日趋全面深入地认识基础科学机理,才有可能走向最终成功。
澎湃新闻:目前国际上关于人体冻存发表过哪些论文或研究数据?
赵刚:据我所知,在国际学术期刊,目前尚无人体冷冻保存(Cryonics)方面的文章公开发表。
澎湃新闻:目前最前沿的低温技术致力于解决什么问题?
赵刚:目前最前沿的低温保存技术致力于解决细胞、组织和器官的高效低毒、低温保存问题。低温生物学学科诞生以来,国际公认的世界性疑难问题是器官的低温保存问题。围绕这一问题,目前较为前沿的探索包括:1、新型低毒或无毒低温保护剂的研究,包括抗冻蛋白、冰晶成核和生长抑制剂等;2、外加物理场(声、光、电、磁等)调控的大尺度生命材料降温和复温过程;3、低浓度玻璃化保存技术;4、微纳米技术的使用。
澎湃新闻:目前冻存后又能复苏的“神奇的生物”有哪些?
赵刚:目前能够经历深低温而又存活的主要是低等简单生命体,比如线虫、水熊虫和轮虫等。加拿大和美国科学家都曾经研究过北美树蛙的耐冻性,发现树蛙能够在被几乎冻成固体的情况下(身体内超过70%的水份被冻成了冰)保存数星期,实际上是树蛙体内合成的抗冻蛋白和糖类,确保了其心脏不会结冰,其本身并未完全冻结,也不是深低温保存。
澎湃新闻:冷冻或低温生物学领域,如何保存大脑?
赵刚:目前大脑主要以脑片形式保存,用于科学研究。比如,中国科学技术大学生命科学学院就有相关脑资源库,用于研究AD等神经退行性疾病。
澎湃新闻:“冻存”能保存记忆吗?会对记忆、神经连接产生什么影响?
赵刚:从基础科学的角度而言,目前对这些问题尚无确定答案。但是可以想象的是,假如无法实现大脑的无损保存,物理损伤肯定会导致相关神经功能损伤。
澎湃新闻:可否简要介绍一下中国科学技术大学低温保存相关研究和低温生物医学学科?
赵刚:中国科学技术大学低温生物医学相关研究始于上世纪90年代末,该学科由国际低温生物学著名华人科学家高大勇教授创立,高教授也是国际低温生物学会候任主席和主要领导人之一,我本人也是国际低温生物学会常务理事。我们团队目前主要致力于探索细胞、组织和器官的长期深低温保存的新原理、方法和技术。比如,电磁场、微纳米技术和材料辅助的低温保存。我们的研究重点主要集中在人体组织和器官的长期深低温保存的探索方面,不涉及任何生命体的保存。
责任编辑:李云芳澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 人体冷冻保存 银丰

相关推荐

评论(806)

热新闻

澎湃新闻APP下载

客户端下载

热话题

热门推荐

关于澎湃 在澎湃工作 联系我们 版权声明 澎湃广告 友情链接