近日，《纽约时报》就“人造血”成功复活猪脑的轰动性实验再次进行深入报道，讲述了此次实验的起源。

从几年前开始，耶鲁大学医学院神经学家内纳德·塞斯坦（Nenad Sestan）就产生了复活大脑这个疯狂的想法，这样的实验或许要用“异想天开”又“特立独行”来形容，甚至连他本人都表示，一开始他不敢把这件事告诉任何人，不管是他的妻子、孩子，耶鲁神经科学部他的老板，还是耶鲁大学医学院的院长。

这个实验的重点集中在哺乳动物树形的神经元上，这些神经元控制着语言、运动功能和思想——简言之，正是这些细胞使我们成为我们自己。在研究过程中，塞斯坦定期从不同的大脑库中订购动物和人类大脑组织切片，然后将这些样本装进装满冰的冷却器中运往耶鲁大学。有时这些切片在捐赠者死后的三四个小时内就送达了，而有时要花一天多的时间。尽管如此，塞斯坦和他的研究小组仍然能够从组织中培养或生长出活性细胞。实际上，这些组织已经完全死亡了，但在特定情况下，他们可以让细胞连续存活数周。

塞斯坦和他的团队在耶鲁实验室操作BrainEx设备¹

塞斯坦表示，他远非唯一一个注意到这一现象的科学家。“很多人都知道这一点，”他说，“很多很多。”然而，他似乎是少数接受这些发现并推动它们向前发展的人之一：如果你能恢复单个死后脑细胞的活动，那么为什么不试试恢复整个死后脑切片的活动呢？

但这并没有想象的那么简单，因为这意味着要开创一种全新的方式来认识整个大脑的功能。并且，他们需要开发出一种特别的液体，使厘米厚的鼠脑、猪脑和人脑能够得到长期保存。“我们的记录是六天，”塞斯坦回忆道，“六天，细胞仍然可以培养。”但他们遇到一个困难：只有当样品储存在冰箱中时，组织才保持完整。一旦它们被置于室温下，就会迅速开始分解。

BrainEx设备中放置猪脑的位置²

主要的问题是氧合作用。哺乳动物的大脑是由动脉和毛细血管缠绕而成的，而每一条动脉和毛细血管都有助于血液（以及氧气和营养物质）在整个器官中的循环。如果把整个大脑切成极薄的组织叶，那么精致的内部结构就会遭到破坏，实验的难度可想而知。但是塞斯坦很坚定，“我有这个想法，而且我想把它付诸实践，那么我就必须完成它。”

一天下午，他来到耶鲁病理学系，与当时大学停尸房的经理、同事阿特·贝朗格（Art Belanger）讨论一个与他的实验无关的问题。塞斯坦回忆说：“我看了看，水池里有一颗人脑，被倒立放置着。”旁边有一个塑料瓶，里面的防腐剂穿过几根导管，注入这颗人脑的动脉中。贝朗格解释说，这是一种所谓的重力供给装置，可以有效“修复”大脑，以备进一步研究之用。塞斯坦点点头。在他的实验室里，通常是把器官固定住，然后进行冷冻，或是将它们浸泡在甲醛中。“相信我，”贝朗格告诉塞斯坦，“灌注的方法更有效。”

脉冲发生器，是BrainEx的构成部分，当把液体注入猪脑时，可以模拟心脏节律和脉冲³

与浸泡相比，灌注利用了现有的血管网络——它模拟了血液在器官中的流动，因此与传统方法相比，会让防腐剂的流动更均匀、速度更快。如果尸检的速度足够快，就能防止细胞分解。贝朗格讲道：“你看不到任何组织分解，也看不到细菌生长，一切都会暂停。”

塞斯坦在重力供给装置前驻足，眼睛睁得大大的。他想，也许他一直在从一个错误的角度去思考这个问题。也许解决办法不在大脑切片中，而在整个大脑中，就像贝朗格给这颗大脑进行灌注那样，应该用富含血红蛋白的液体作为防腐剂。“我一瞬间醍醐灌顶。”他说道。贝朗格也讲道：“30年来，我一直在等待一位科学家沿着走廊尖叫。就是在那一刻，这样的事终于发生了。”但很快，塞斯坦就意识到，如果细胞修复的途径真的在于对整个大脑的灌注，那么他的实验将进入完全未知的领域。塞斯坦坦言：“想到后来发生的一切，这有点不可思议，但这就是一切的起源。”

研究人员勾勒出BrainEx的基本设计⁴

耶鲁停尸房的所见所闻启发了塞斯坦，在他的团队的帮助下，他着手获取有关灌注的所有文献，包括1964年的一项涉及用全血灌注狗脑的研究。但这并不是完全相同的实验，因为在过去的实验中，那些动物并没有真正死亡，大脑也从没有从尸体上移除。塞斯坦说道：“当时并没有先例，但有些东西似乎很相近，它让我继续我的实验。”

随着现代医学技术的发展，灌注成为了一种相对古老的技术：第一种灌注装置是由诺贝尔奖获得者亚历克西斯·卡雷尔（Alexis Carre）和他的密友，飞行员查尔斯·林德伯格（Charles Lindbergh）于20世纪30年代发明的，在移植手术中用于维持猫甲状腺的血液循环。后来，经过一代又一代的研发，卡雷尔和林德伯格的“人造心脏”得到了很大改进——如果你在过去的25年间做过心脏手术，可能你的医生手上就有一个灌注装置来保持你大脑的血液流动。

猪脑灌注并固定后，用模具将其切成厚片，供进一步研究⁵

这种灌注被称为“体内灌注”，仍是在患者体内的活器官上进行的。利用目前的技术，这种灌注相对容易实现。然而，“体外”灌注被科学家认为是极具挑战性的，而通过死后全脑的体外灌注来恢复代谢功能的重大尝试更是罕见，以至于基本上闻所未闻。但塞斯坦决心以一位科学家的身份去思考，而不是像哲学家那样去思考。“我们的目标，我们的意图，是做基础生物学，”他说道，“我们必须专注于我们正在做的事情，这些事情都要是正确，所有的数据都必须是可靠的，这十分重要。我知道这应该是一件最困难的事情，从技术上讲，我从来没有做过，我们不能承担任何差错。”

不过，正如塞斯坦自己承认的那样，这个实验对他来说是个全新的领域。他觉得有必要采取某些保护措施：他在灌注液中加入了“阻滞剂”，以防止在实验成功恢复神经元时使大脑产生意识。后来，出于同样的原因，他的实验室中总是备有强力麻醉剂。

在准备显微镜检查时，将固定的大脑切片并染色，然后固定在玻片上⁶

技术上的阻碍是巨大的：为了给死亡后的大脑进行灌注，就必须以某种方式让液体流过一个由毛细血管组成的迷宫，但这些毛细血管在死后几分钟就会开始凝结。从血液替代品的成分到液体流动的速度，一切都必须达到精确和完美。

但不管面临多少挑战，塞斯坦和他的研究小组都克服了这重重艰难险阻。今年4月，他们发表在《自然（Nature）》杂志上的的论文在全球范围内引起了巨大轰动：最终，他们不仅能够维持6小时的灌注，还成功地恢复了猪脑的大部分代谢功能，也就是恢复了脑细胞的基本功能。

2019年4月18日 7752期 第568卷 《自然》封面

旧金山加利福尼亚大学威尔神经科学研究所所长史蒂芬·L·豪塞尔（Stephen L. Hauser）说：“整个项目证明了看似最简单的观察也能带来最令人兴奋的发现。”“当它真的被制造出来之后再回头看，可能看起来是当初早该想到的事。但实现它需要创造力，更需要坚持不懈的精神。”

“他们是真正杰出的科学家。我认为我们还有很多东西需要学习;故事还没有结束。”⁷

这项实验所带来的影响之大不言而喻。将“人造血液”通过动脉注入猪脑的灌注系统，除了可以用做一个理想的药物测试模型外，将来研发出的便携式灌注系统还可以应用在战场上，来保护身受重伤的士兵的大脑；在遥远的将来，它可能成为急救人员的标配。

在这项突破性的科学研究中，“人造血液”的研发和利用至关重要。早在2001年，《纽约时报》就对“人造血液”进行过相关报道：

在美国，献血量每年增加2％到3％。去年约有1300万单位的血液被使用。但随着生育高峰期的来临，心脏手术、髋关节和膝关节置换以及其他经常涉及输血的手术变得越来越多，美国红十字会会长伯纳丁·希利博士（Dr. Bernadine Healy）表示，输血需求正在上升6％至8％。

“人造血液将会让人类受益。”希利博士表示。位于美国马萨诸塞州剑桥的Biopure公司已经开始着手建设工厂，工厂每年可生产数十万个单位红细胞。

Carl W. Rausch  出自: 摄影师 J.Gunther,2001年3月4日《纽约时报》

润方生物首席科学官Carl W. Rausch正是Biopure公司的创始人兼首席科学官，致力于“人造血液”（携氧血红蛋白）的研发，并获得产品人用及动物用上市批准。 目前，润方正在联合英国伯明翰大学肝脏研究中心等国内外科研机构开展新一代血红蛋白供氧剂在离体器官保护、修复等方面的应用。

图片1-7来源：Thomas Prior，纽约时报

文章来源：纽约时报

作者：Matthew Shaer  

——润方生物编译