换心已成功,换脑还远吗

首先，用猪去拯救别的物种，

此举早已不是天方夜谭，

换心已成功，

换脑还远吗？

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就发生在前几天——全球首例，美国一男子成功移植了一颗猪心。

外科医生Bartley Griffith与晚期心脏病患者David Bennett术前合影

图源：BBC,UNIVERSITY OF MARYLAND SCHOOL OF MEDICINE

近日，美国马里兰大学医学院，成功将一颗经过基因编辑的猪心脏，移植到名叫David Bennett的57岁男子体内，之前他的心脏病已进入晚期阶段，术前已卧床不起6周。据了解，供体猪是一头一岁大、200多斤的猪，它经过基因改造，整个喂养过程都以器官移植为目的。手术用时7小时后成功；截至1月10日，David Bennett术后恢复状况良好。





晚期心脏病患者David Bennett正在接受异种心脏移植手术

图源：NATURE,UNIVERSITY OF MARYLAND SCHOOL OF MEDICINE

目前，美国每天有17人因等待合适器官进行移植而死亡。负责上述移植手术的医生Bartley Griffith表示，这项手术的成功，离解决器官短缺危机更近一步；“我们从没在人身上做过这种事，我认为我们给了患者一个比继续治疗更好的选择。”

猪的基因和人类相近，猪心脏和人类心脏大小也相近，但最令人担心的是排异——此前它只肯为猪的身体工作。但如果找到相应“卫兵基因”，并将其敲除，让异种器官丧失识别能力，从而能尽职尽责为新身体工作。仅对人类自身而言，这将是一件幸事（※此技术也遭到动物保护主义者反对）。



美国马里兰大学医学院的实验室内，人血在猪肺中过滤。每年数以千计的患者因找不到可移植的人类器官而死去。科学家已尝试用CRISPR技术去除猪器官内对人有害的病毒。

摄影：Greg Girard



除了动物，还有植物。科学家已尝试使用菠菜叶构建“人体心肌”，有可能帮助修复受损的心脏。此研究曾发表于2017年3月的《生物材料》（Biomaterials）杂志。

供图：WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTE



用菠菜叶尝试构建的心肌

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数十年来，全世界医生和科学家一直在追求将异种器官移植到人体，且不引起悲惨性的免疫系统反应，以起到治愈效果，即异种移植。

但上述只是心脏移植，

那么更加困难、

更加精细的异种脑细胞移植，

未来会在人类患者身上实现吗？

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被剃光“头发”、准备进行特殊手术的海狮Cronutt

图源：Dianne Cameron/Six Flags Discovery Kingdom

科学家给海狮移植猪脑细胞，

居然把它从安乐死边缘拽回来。

上图被剃秃头的海狮名叫Cronutt，

等待它的头部手术并不是“植发”，

而是植入猪的脑细胞。



海狮Cronutt进行猪脑细胞移植手术前进行CT扫描

图源：Shawn Johnson



图为保存完好的猪脑，实验猪死亡后数小时，研究人员试图恢复其脑部某些细胞的部分功能，为研究和治疗脑部疾病提供新途径。

摄影：MICHAEL GRESHKO

2020年时，文章开头提到名叫Cronutt的海狮癫痫发作愈发糟糕，从一月一两次变为每周数次，不受控的脑电活动屡屡向其受伤大脑发送冲击波，导致其颤抖、意识模糊。它无法进食，几个月里体重大幅下降，健康状况急剧恶化；它尝试过食欲刺激剂、止痛药、类固醇、抗痉挛药，但都无济于事——

它很有可能被执行安乐死。

作为最后的努力，2020年10月，加州大学神经科学家Scott Baraban及团队对海狮Cronutt实施了实验性脑部手术：在海狮受损的海马体中植入健康的猪神经元。



海狮Cronutt正在接受异种脑细胞移植手术

图源：Claire Simeone

接受移植的猪脑细胞用来抑制海狮脑部的异常活动，目前很多治疗癫痫的药物都是同样原理，但会造成很多副作用，因为药物影响的是整个大脑。Scott Baraban说：“如把治疗重点集中在癫痫产生的地方，那么就能避免给大脑其他地方带来服药产生的副作用，”



进行猪脑细胞移植手术后的海狮Cronutt

图源：Dianne Cameron/Six Flags Discovery Kingdom

现在，经过一年多的治疗，Cronutt不再发作癫痫，胃口、体重和情绪已恢复正常。Scott Baraban表示，该手术的成功，为找到治疗癫痫的新方法奠定基础；但还需很多年时间，才有可能应用到人类身上。



摄于2020年10月5日，在加利福尼亚瓦列霍六旗探索王国游乐园患有严重癫痫症、手术前的海狮Cronutt。

摄影：CHRISTIE HEMM KLOK

2017年，Cronutt在陆地上搁浅，无精打采，迷失方向，被救起后送至加州瓦列霍六旗探索王国游乐园。由于长期接触、食用软骨藻酸致使大脑受损——加州北部海岸藻类和细菌大量繁殖产生了这种神经毒素。早在2014年，斯坦福大学的研究人员已确认海狮接触此种毒素后，会出现类似颞叶癫痫患者的症状。



医生正在分析海狮Cronutt的脑部影像

图源：Shawn Johnson/UCSF

（※这里掉一下书袋，简述猪脑细胞移植原理，如不感兴趣本部分可略过）神经科学家Mariana Casalia开发了一种技术，从猪胚胎中提取特殊的前体神经元，即内侧神经节隆起细胞。在大脑发育过程中，这些细胞会转移到海马体，成为抑制性神经元，抵消大脑的过度活跃，维持脑电活动微妙平衡。在癫痫患者的脑内，很多抑制性神经元都消失或受损；而在动物实验中，这些特殊的前体神经元细胞移植到小鼠体内后，它们被彻底治愈）



7岁的海狮Cronutt因有毒藻类中毒而患癫痫；在脑细胞移植手术后，它逐渐康复。

图源：Dianne Cameron/Six Flags Discovery Kingdom

如今海狮Cronutt已经康复，但美国癫痫基金会首席科学官、纽约大学神经学家Jacqueline French对其是否已实现“彻底治愈”仍持谨慎态度，他说：“我们仍需进行大量实验，才能确保所做的事情有益无害。”另一方面，工作人员希望海狮Cronut能活到30岁，这也是圈养海狮的平均寿命。



美国加州瓦列霍六旗探索王国游乐园中，海狮Cronutt的护理团队

图源：Christie Hemm Klok for The New York Times

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