人类头部移植 究竟难在哪里

网易科技报道
2018-05-17

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网易科技报道2018-05-17

(图示:意大利神经外科医生塞尔吉奥·卡纳维洛希望进行第一次人类头部移植手术,他相信这可以帮助那些已经瘫痪的人再次行走。)

5月17日消息,据国外媒体报道,意大利神经科学家塞尔吉奥·卡纳维洛(Sergio Canavero)和中国外科医生任晓平正在合作制定一项人类头部移植计划,也就是所谓的换头术,旨在帮助脊髓损伤和瘫痪的患者恢复运动能力。

此前他们已经在老鼠和狗身上进行了相关手术,所有这些动物都手术中幸存下来,有些甚至恢复了不少运动能力。即便如此,虽然人类头部移植所必须的医学技术正在迅速接近现实,但在伦理和道德方面依旧面临着巨大障碍。

用螺栓将人头固定到脖子上,再将电流传导至整个身体,这是恐怖电影中的一幕,但与意大利科学家塞尔吉奥·卡纳维洛(Sergio Canavero)和中国外科医生任晓平正在合作的人类头部移植计划非常相似。

卡纳维洛和任晓平最近在两个尸体上进行了实验,这在医学界引起了轩然大波,有些人甚至宣称这是赤裸裸的 “假新闻”。然而,由独立科学家组成的团队本月发表研究表明,尽管表面上看起来很神奇,但人体头部移植所必需的医学技术正迅速接近现实。尽管如此,这种手术在伦理和道德方面依然存在不少障碍。

几十年来,尽管没有强有力的科学证据,但卡纳维洛通过TED以及媒体等多种渠道大谈他关于移植人类头部的计划。2015年,卡纳维洛还宣布将于2017年在一名患有先天性脊柱肌肉萎缩综合征的年轻人身上进行手术,但最终这名志愿者选择退出。迄今为止,头部移植手术并未能在活人身上实施。但卡纳维洛坚信其“即将到来”。他和哈尔滨医科大学的外科医生任晓平合作设计了一套头部移植手术流程,并在老鼠和狗的身上获得了成功。所有实验动物都在手术中幸存下来,甚至恢复了一些运动能力。

(图示:俄罗斯程序员瓦列里·斯皮里多诺(Valery Spiridonov)曾自愿接受世界首例换头术,计划由意大利神经外科医生卡纳维洛操刀完成,但斯皮里多诺后来改变了主意。斯皮里多诺患有严重的肌肉萎缩症,一生都在使用轮椅。)

如果不进行更多的动物实验,对人类进行这样的手术将是非常不道德的,而且卡纳维洛在整个医学界常常习惯于发表耸人听闻的言论。但随着移植手术不断达到新的高度——上个月一名受伤的退伍军人就接受了第一次阴茎移植手术并获得成功——加上生物学和计算机科学的进步,人体头部移植可能更接近与现实。

尽管如此,外科手术,免疫学,患者心理和伦理道德方面的障碍依然存在。

当代科学怪人

虽然这听起来很离谱,但让一个分离的人头保持活性并不是主要的问题,甚至现在都有可能实现。无意识的头部将保持在恒定的低温状态(10摄氏度)以减轻脑损伤,并且可以连接两台泵来维持其活性——一台提供血液循环,而另一台提供氧气。

一种名为聚乙二醇的粘合剂将用于将志愿者的头部与捐赠者身体的脊髓连接起来。初步计划是诱使志愿者昏迷一个月,在此期间重建血液和神经网络,同时希望捐献者的身体不会对头部产生排异反应——这是所有移植手术中固有的风险。除了脊柱,头部还必须与颈部的气道,食道和血管进行重新连接。

目前头部移植手术面临的主要障碍是将头部的脊髓与供体的脊髓相融合。如果不成功的话整个身体会瘫痪,这是一个尚未解决的医疗问题。然而这个问题的解决方式已经获得了巨大进展。

卡纳维洛和任晓平在12月份发表了一项研究。在研究中他们切断了12只狗的脊髓,然后将聚乙二醇应用于七只狗的脊髓切口并提供电刺激。在接下来的两个月中,治疗组的狗恢复了一些运动能力,而对照组的狗则没有。在早期的动物实验中,任晓平在小鼠、大鼠以及狗身上都进行了包括脊柱融合技术的完整头部移植手术,所有实验动物都恢复了一些运动能力,但不稳定并且不能完全恢复正常。

“我们已经证明,用这种技术融合脊髓是可能的,”任晓平如是指出。(卡纳维洛则没有回复评论请求)。任晓平承认这个项目是“有争议的”,但坚持认为,有必要为那些患有神经肌肉退行性疾病、终末期癌症和多器官衰竭等疾病的人提供救助。

也就是说,他现在的研究重点是因为事故或其他原因导致脊髓损伤和瘫痪的患者。 “这些患者目前并没有很好的应对方法,他们的死亡率非常高,所以我正试着用这种技术来造访这些患者,”任晓平表示,“这是我将来的打算。”

这项技术的关键之一在于使用非常锋利的特殊刀片尽可能对患者脊髓进行精确切割。然而,大多数脊髓损伤患者由于所受外伤的创伤性质,往往脊髓末梢被磨损,所以这种技术对他们不起作用。另外,根据哥伦比亚大学免疫抑制专家兼开创性移植外科医生马克·哈迪(Mark Hardy)的说法,聚乙二醇对人体是有害的。哈迪与他人共同撰写了一篇论文,研究了头部移植的科学基础。其在论文中指出,任晓平在动物方面的工作是“非常好的科学”,但它对人类来说并不现实。

哈迪表示,“还有其他方式”或许能够将脊髓重新连接起来,但这可能是“未来10到12年某个时候”的事情。

(图示:中国外科医生任晓平是研究换头术的领军人物,他和他的团队对老鼠和狗进行了少量的动物实验,这些动物都在脊髓分离手术中存活了下来,甚至还恢复了一些运动能力。但往往在两周后死于肠道疾病。)

干细胞是可选的解决途径。 2014年,一名颈部被反复刺伤并且已经瘫痪4年的波兰男子将在自己鼻子中采集的干细胞植入脊髓交界处。经过一系列的康复措施,这名波兰男子现在可以站立并做几个简单的动作。像任晓平和卡纳维洛所使用的电刺激也有助于神经再生。但这两种技术的适用性依然很有限。

另外,哈迪说我们完全可以用计算机绕过这些障碍。哈迪指出,“未来计算机可以取代某些神经连接,”他说。目前许多装假肢的人也接受神经植入,使他们能够通过自己大脑的想法来移动假肢。这主要是通过神经植入物采集大脑产生的生物电刺激信号,然后再将相应信息传递给计算机,控制假肢移动。“这听起来非常神奇而且不真实,但它正在发生,”哈迪说。

免疫学问题

第二个主要的技术障碍是免疫学问题,或者说如何防止头部排斥身体,反之也是如此。 “你必须想象身体是供体器官,头部是接受者,这样以来不是头部移植,而是身体移植,”哈迪说。

身体对头部产生排异反应不太可能,因为头部中产生的白血球很少,而正是这些产生自骨髓的白血球构成了整个免疫系统。接受器官移植的患者会服用塔克洛莫司和环孢霉素等免疫抑制药物,其目标是白血球,而类固醇强的松则对大脑有害。然而,大脑受到血脑屏障的保护,会阻止这些药物起作用。哈迪表示,这就是说,这种问题“存在且不可预测”。

科学家主要关心的是头部会对身体产生排异反应。如果发生这种情况,包括心脏在内的各个器官都会停止,病人会死亡,但是在手术前有办法避免这种情况,比如从头部抽出所有骨髓,欺骗它误认为身体是自己免疫系统的一部分。

使用类似的策略,近年来肾移植患者在经过六个月的常规免疫抑制剂药物治疗后,能够在不服用免疫抑制药物的情况下正常生活两年。 “从现在起的10到20年内,免疫抑制不会成为头部移植的主要障碍。”哈迪说。尽管如此,由于相关研究甚少,可能出错的地方太多了。

例如,在任晓平对动物的研究中,虽然研究人员将小鼠和大鼠的脊髓成功融合并恢复了部分运动功能,但由于“肠道问题”,这些动物在大约两周后全部死亡。

“肠道没有工作的情况并不令人意外,这是可以预测的,”哈迪说。大脑是神经的原点,其通过脊髓延伸开来并遍布整个身体,使得肠子蠕动,刺激心跳并触发其他各种功能。 “这就是卡纳维洛现在还没有准备好做任何事的原因之一,”哈迪说。

任晓平也同意这一点。“当然,我们仍然需要在实验室中使用不同动物进行更多的研究,”他说。他目前专注于重新连接脊髓的问题。再次之后,他们将继续解决其他问题,例如肠道问题和中枢神经系统。

心理学和伦理学问题

奥本大学社会学家和伦理学家、论文合著者之一的艾伦·福尔(Allen Furr)说,尽管从技术上讲,人类可能很快就可以进行头部移植手术,“它并非那么简单”。 “道德上看是复杂的,现在我的看法是,我们并不清楚这对于未来是好是坏,我们根本没有准备好去做。”

一个显而易见的问题是心理上的影响。 “我们不知道大脑会如何对完全不同的躯体做出反应,” 福尔说,“从心理上讲,我们预计会出现混乱。”接受身体移植的患者必须学会如何控制他们的“新”身体。除此之外,“人们开始了解自己的过程将变得复杂起来”,尤其是当移植手术变得更加先进时,关于“其他人”和“你自己”会变得混淆起来,福尔表示。

“有些人认为这会是一场灾难,足以导致人们发疯。” 福尔指出。虽然毫无疑问会有困难的心理调整以及长时间的康复过程和需要大规模康复,但福尔并不认为这种结果是绝对的。 “历史会告诉我们人们真的能够调整,”福尔说。在对接受面部移植的患者研究中,例如,目前全球44例接受全脸移植的患者报告称他们的心理健康得到了改善,在手术中获得了更高的生活质量。此外初筛非常重要。

从历史上看,在第一次心脏移植和手部移植手术实施之前,科学界也出现了强烈的道德反应,但现在两种情况都消失了。随着这种移植手术越来越普遍,人们看到了这种手术的效果,心理上的“排斥”逐渐减少。尽管如此,头部移植仍存在巨大的道德和伦理问题。

这是一项非常昂贵的研究,需要大量的资金支持。从另一个角度讲,头部移植手术只能会让一位受体受益,但身体内的器官在理论上可以使20个人受益,这是医学版的“电车难题(Trolley Prob-lem)”。

在这项研究的早期阶段,医学伦理学家也担心这种手术到底会对那些在疾病中苦苦挣扎的人造成何种影响。此外,动物保护主义人士对实验动物的痛苦表示强烈关注—一张脖子上带有缝合线的猴子照片特别让人不安。

对于选择到底是拯救一名患者,还是需要单个器官的许多患者,任晓平表示这将是寻找合适身体捐献者的问题。显然一个脑死亡的遗体捐献者可以拯救几个人的生命,所以这并不适合进行头部移植手术。 “但我们可以采用不同的方法,”任晓平说。他认为可以把捐献者的身体当作一个基础,比如在其中植入头部主人的原有身体器官,或者植入在实验室环境下培养的器官等等。这在技术上已经成型,现在很多制药公司都在用微型“类器官”来测试某些药物。

“这样考虑是合理的。不要一味地反对!” 任晓平说。

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