一项不寻常的科学合作

L. Stephen Coles 是一位年迈的研究人员，他毕生致力于研究为什么有些人能够活到110岁甚至更高。他也是一名坚定的冷冻主义者，也就是相信在死亡后立即将身体精确保存于极低温环境中，未来世代凭借尚未发明的技术，能够逆转死亡造成的损伤，让一个人恢复生命。Coles 于2014年去世后，他的大脑被取出并运送到亚利桑那州斯科茨代尔的一处存储设施，自那以后一直被保存在约 −146 摄氏度的环境中，浸于液氮蒸气之中。

在 Coles 去世约十年后，他的同事兼好友 Greg Fahy 向科学研究提出申请，希望获取这位已保存组织的一小部分用于研究。Fahy 的发现，以及他和合作者如今公布的成果，既揭示了冷冻保存技术的潜力，也暴露出其深刻局限，同时还指向了比人类复活更接近现实应用的医学方向。

重新加热揭示了什么

Fahy 团队试图回答的核心问题是，这些脑组织在冷冻和保存过程中，其物理与细胞结构是否以足够完整的状态存续下来，足以提供科学信息。简短答案是：可以，但有重要限定。

当这些保存组织样本按照器官移植研究中开发的方案被谨慎重新加热时，细胞结构在可见层面恢复了。细胞膜保持了结构一致性，神经元与支持细胞的排列仍然可辨，而与细胞功能相关的一些分子机器也仍然存在。这些发现表明，冷冻保存机构使用的保存与储存流程，至少阻止了原本会在失控冷冻中出现的部分严重结构损伤。

但重新加热并未显示这些细胞能够恢复电活动，或重新开始任何类似正常代谢的过程。这个区别极其重要。结构保存，哪怕完全无损，也不同于保存构成活着、会思考的大脑所依赖的功能状态。编码记忆与人格的突触连接模式存在于纳米尺度上，要读出这些信息，乃至将其恢复到可运行状态，所需技术都远超当前成像或重建能力。

冷冻保存之争

Coles 选择冷冻保存，是基于一种判断：未来复苏的概率，即便很小，也值得为此承担相关成本与后勤安排。从形式决策理论的角度看，这种计算并非显然错误。如果复苏的收益足够大，那么即便概率极低，也可能足以证明投入合理。但对冷冻保存最为严谨审视的科学界通常认为，当前保存方法会损伤那些必须被重建的纳米尺度结构，也就是编码自我的突触权重。

对 Fahy 研究结果最乐观的技术性解读是，Coles 脑组织的宏观结构保存得比最坏情形模型预测的更好。最悲观的解读则是，在标准显微镜下可见的结构保存，对于突触层面编码的信息是否得以保留几乎说明不了什么，而这一问题仍未被这项研究回答。

更现实的前沿：器官移植

虽然大脑复苏仍属于推测性的未来设想，但冷冻保存领域研究者正在完善的技术，在常规医学中已具有直接且可能挽救生命的用途。器官移植目前受制于极其严苛的时间限制：供体心脏必须在获取后大约四小时内完成移植，肾脏则为24至36小时。这些窗口短到足以让地理位置决定生存结果。距离主要移植中心较远的患者，其结局系统性更差；每年还有数千个可用器官因物流无法及时匹配供体与受体需求而被丢弃。

如果可移植器官能够成功冷冻保存，这一计算方式将被彻底改变。若器官可以保存数周甚至数月，而不是几个小时，那么它就能匹配最适合的受体，而不只是地理上最近的受体，从而显著改善长期结果。这样也将为更好的免疫学匹配争取时间，或许能减少移植受者目前必须长期服用的免疫抑制药物需求。这些药物伴随严重副作用，并会大幅增加感染及某些癌症的风险。

与动物模型相关的研究团队已经展示了概念验证。多个机构的团队已成功取出肾脏和心脏，使用玻璃化方案进行冷冻保存，再重新移植回啮齿类动物和兔子体内。动物在器官功能得以保留的情况下存活下来，这在十年前看来还几乎不可想象。该领域科学家将当前阶段描述为“正处在人类尺度器官冷冻保存的临界点”，目前主要剩余挑战是将重新加热方案扩展到更大的器官尺寸，同时避免产生会使组织开裂的有害温度梯度。

玻璃化：保存背后的技术

将现代器官保存研究与科幻式冷冻区分开来的关键进展，是玻璃化，也就是使用冷冻保护剂化学物质，防止在降温过程中形成冰晶。冰是组织保存的敌人，因为膨胀的冰晶会物理刺穿细胞膜并破坏细胞外基质。玻璃化会把组织中的水替换为一种玻璃态、非晶体状态，从而避免这种损伤。难点在于，冷冻保护剂在高浓度下本身具有毒性，因此必须在组织仍保持功能、但冷冻保护剂尚未造成损害的温度条件下，按照精细方案将其灌注进组织。

数十年来，Fahy 一直是玻璃化方案开发中的核心人物。他早先关于肾脏玻璃化的研究，为如今被应用于新一代器官库研究的许多原则奠定了基础。在这一语境下，Coles 脑组织研究的重点并不是将冷冻保存作为复苏技术来检验，而是把同样的研究工具用于理解：采用早于现代玻璃化、较不成熟的旧方案保存的组织，在极低温环境中长期储存后会发生什么。

研究已保存逝者的伦理

这项研究提出了冷冻生物学此前很少必须面对的问题。Coles 生前已同意对其保存遗体进行科学研究，这为这项具体研究提供了明确的伦理授权。但随着冷冻保存机构积累更多保存个体，以及研究保存组织的科学工具变得更强大，医学研究与某种在哲学上更令人不安的领域之间的边界，仍需要认真审视。科学界尚未为这一领域建立统一规范，而 Fahy 的工作只是迈入这片新区域的早期一步。随着底层技术不断进步，这里将持续需要伦理审查。

本文基于 MIT Technology Review 的报道。阅读原文。