袁斯來

睡美人是家喻戶曉的童話故事，美麗的女孩沉睡一百年后，被王子喚醒，模樣依舊。這大概是人類關(guān)于 “冬眠”最浪漫的版本。在科幻小說《三體》里，得了白血病的人也可以選擇“冬眠”，待幾百年后的醫(yī)療技術(shù)可以治愈這種疾病時，患者再“醒來”，獲得第二次生命。

而冷凍是人類認(rèn)為能讓自己“冬眠”的一個最自然的技術(shù)選擇。最近，美國明尼蘇達(dá)大學(xué)的科學(xué)家成功復(fù)活了冷凍的斑馬魚胚胎并培育成功，這也讓“人體冬眠”技術(shù)有了新的進(jìn)展。

人類由來已久的夢想

事實上，早在1967年就出現(xiàn)了全球第一例人體冷藏案例，后來由美國非營利性機(jī)構(gòu)阿爾科（Alcor）生命延續(xù)基金會負(fù)責(zé)保存。這家機(jī)構(gòu)創(chuàng)立于1972年，專門提供人體低溫保存，是美國最大的人體冷凍服務(wù)提供者。目前，它已實施了152例人體低溫貯藏，其中包括《三體》的編審之一、重慶女作家杜虹。

除了阿爾科，其他機(jī)構(gòu)和公司也提供類似的“冬眠”技術(shù)。俄羅斯公司KrioRus腦神經(jīng)冷藏服務(wù)的費(fèi)用是1萬美元。美國第二大提供人體冷凍服務(wù)的供應(yīng)商“人體冷凍機(jī)構(gòu)”（Cryonics Institute）全身冷藏的服務(wù)價格是2.8萬美元，最昂貴的是阿爾科生命延續(xù)基金會的全身冷藏服務(wù)，費(fèi)用為20萬美元。

然而幾十年來，還沒有一例冷藏保存的人體，甚至一個人體器官“蘇醒”過來?！叭梭w冬眠”技術(shù)仍然處于萌芽期。首個嘗試者的身體現(xiàn)在依然保存在阿爾科的一個液氮罐子里。

人體組織70%以上是水分，而水在結(jié)冰時體積會膨脹，把人體細(xì)胞一個個脹破。其結(jié)果是，人會就此“徹底地死去”?；谶@個簡單的道理，“人體冬眠”技術(shù)首先需要解決的是細(xì)胞“脹破”的問題。根據(jù)阿爾科的官網(wǎng)介紹，關(guān)鍵步驟是灌注和冷藏。他們會從主動脈往人體內(nèi)注入冷凍保護(hù)液，替換血液。它們包裹著細(xì)胞，防止冷凍時形成冰晶并膨脹。

實際上，人體低溫保存并不是把人凍成冰塊，而是讓組織成為玻璃狀，這樣相對穩(wěn)定，細(xì)胞也不會結(jié)冰。整個結(jié)晶過程需要零下124攝氏度的低溫。最后則是把人儲藏在一個兩米高的不銹鋼杜瓦罐中，里面注滿了零下196攝氏度的液態(tài)氮。

阿爾科基金冷凍的是臨床上已經(jīng)去世的人，早已沒了生命體征，相當(dāng)于換個地方低溫貯藏“遺體”。這些“遺體”在等待未來“起死回生”的機(jī)會。但更具意義的“冬眠”是要把還活著的大型生物體冷凍起來，在需要時再解凍蘇醒。不過目前這還是一件完全不可能實現(xiàn)的事。

“這項技術(shù)從20世紀(jì)40年代就開始在研究了，但是直到近十年我們才能低溫保存毫米級別的樣本。因為水在人體中占據(jù)主要的位置，這也讓大樣本的結(jié)晶更加困難。”明尼蘇達(dá)大學(xué)生物傳熱傳質(zhì)實驗室（Bioheat and Mass Transfer Lab）的研究員Kanav Khosla說：“低溫冷凍人體細(xì)胞和胚胎是可能的，但是組織、器官和整個人體的冷凍目前是不可能的?！?/p>

突破帶來新曙光

Khosla所在的這個實驗室已經(jīng)成功復(fù)活了冷凍的斑馬魚胚胎。而復(fù)活毫米級別的胚胎，最難攻克的還是結(jié)晶的問題。

斑馬魚和人類可以說關(guān)系匪淺，它和人類基因有87%的同源性，所以在以往白血病、胰腺癌的醫(yī)學(xué)研究中，常常使用斑馬魚作為模擬生物。

斑馬魚的個頭雖然小，卻有個很大的胚胎。尺寸已經(jīng)達(dá)到了1毫米，是人類胚胎尺寸的10倍，是實驗鼠胚胎尺寸的1000倍。如果這樣體量的冷凍胚胎都能“升溫”復(fù)活，其他的魚類、脊椎動物，甚至人類胚胎的實驗，自然也有更大的成功希望。

問題在于，這種尺寸達(dá)1毫米的斑馬魚胚胎，對科學(xué)家來說實在是太大了，構(gòu)造也過于復(fù)雜。要保證這個脆弱的胚胎在“大換血”后，經(jīng)歷了從零下100多攝氏度的低溫到20多攝氏度的室溫的升溫變化后還能活著，是一項艱巨的任務(wù)?！霸诨铙w標(biāo)本上做實驗是非常難的，尤其是胚胎，無論是否注射化學(xué)劑，接下來的冷凍和回溫操作對于胚胎來說都會施加巨大的壓力。很多時候我們也失敗了?！盞hosla說。

和阿爾科的人體冷凍貯存步驟類似，冷凍斑馬魚胚胎最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)仍然是“灌注”：把細(xì)胞內(nèi)的水換成冷凍保護(hù)劑。但和貯存遺體不同，斑馬魚胚胎是活的，它們根本不能承受高濃度的化學(xué)制劑，所以保護(hù)液只能起到基礎(chǔ)作用。

而缺少高濃度保護(hù)液，胚胎很容易隨著溫度的變化形成冰晶，因為體積膨脹而刺破細(xì)胞壁。如果溫度降低得足夠快，胚胎可能瞬間“假死”，組織也會轉(zhuǎn)化成透明的玻璃狀而不是致命的冰。只是，在操作過程中稍有不慎，胚胎變成了白色或開始渾濁，就意味著它會徹底死亡了。

回溫過程的關(guān)鍵同樣是“快”。這是一個與冰“賽跑”的過程——讓冰還沒來得及形成，胚胎就已經(jīng)活了過來?！拔覀冃枰谝环昼妰?nèi)讓溫度變化6.9萬攝氏度，也就是要在0.2秒內(nèi)讓溫度降低到零下196攝氏度?！盞hosla說。

要應(yīng)對短時間內(nèi)溫度的急劇變化，胚胎需要一些額外的保護(hù)。在此前的一些類似實驗中，有科學(xué)家會給胚胎加上個只有0.4毫米寬的“冷凍帽”——這種技術(shù)來自日本北里公司——它看著像一根長吸管，包括一塊連接著把手的薄玻片，還有一個半圓形的罩子，這實際上給胚胎罩上一層“鎧甲”。在它們的保護(hù)下，胚胎能在液態(tài)氮里待上2分鐘，直到變得透明。

至于“復(fù)活”環(huán)節(jié)，Khosla和團(tuán)隊用的方法是：在外部用激光加熱，在胚胎內(nèi)部植入吸收激光的介質(zhì)。其原理就和微波爐一樣，讓胚胎從內(nèi)部直接熱起來。

Khosla選用的是在美國圣地亞哥的nano Composix公司生產(chǎn)的黃金納米棒。它們只有111納米長，可以直接在顯微鏡下注入胚胎。“它必須同時滿足無毒和易產(chǎn)，而且還得保障穩(wěn)定性，不能因為產(chǎn)品批次不同就有所區(qū)別?！边@些黃金納米棒能夠吸收近紅外波段的激光，而且自然共振頻率和激光的波段接近。也就是說，激光和這些納米棒能夠同時以相同的頻率振動，如此便能產(chǎn)生更多的熱量。

有了納米棒在內(nèi)部“烤”，加上外部的激光束均勻照射，斑馬魚的胚胎終于能在冰晶形成前就活過來。在培養(yǎng)液里休養(yǎng)一段時間后，目前，由這些復(fù)活胚胎孵化的小斑馬魚已經(jīng)能搖尾巴了。

復(fù)活斑馬魚離復(fù)活人類顯然相差甚遠(yuǎn)?！拔覀兊募夹g(shù)還不能加熱2毫米以上的胚胎。現(xiàn)在說復(fù)活到更大的生物系統(tǒng)還為時尚早，畢竟快速的回溫會更難?！盞hosla說。

對于人類來說，要想在活著的時候“冬眠”，可能還需要等待幾十年甚至幾百年的時間，但明尼蘇達(dá)大學(xué)生物傳熱傳質(zhì)實驗室正在做的事情，多少讓人看到了一些曙光。

目前，這項技術(shù)最實用的用途便是太空旅行。在各國政府都想支配宇宙的今天，旅行者能夠經(jīng)受住長途旅行成為重要前提。據(jù)天文學(xué)家估計，前往火星這樣一個“近鄰”，用目前的技術(shù)也需要6個月的時間才能到達(dá)。同樣，一個無人駕駛的航天飛行器也至少需要9年半的時間才能到達(dá)太陽系邊緣的冥王星。

除非人們能被深度冷凍，否則進(jìn)行一次載人太空旅行任務(wù)在目前看來是不太現(xiàn)實的。綜合考慮，深度冷凍這樣的方式無疑是最實用且最人道的。當(dāng)人們處于深度冷凍狀態(tài)時，他們不需要食物和飲用水，這可以大大減輕飛船的負(fù)重。更重要的是，處于深度冷凍狀態(tài)還可以防止精神錯亂的發(fā)生。長時間獨(dú)自旅行的人群因為精神上的壓力，常常會有這個問題，而深度冷凍狀態(tài)可以減少對個人精神狀態(tài)的損害。

據(jù)Khosla介紹，他們已在使用氧化鐵納米粒子和無線電波加熱更大的樣本——比如人類的腎臟和肝臟冷凍體。假如研究有所進(jìn)展，將直接造福全球龐大的器官移植群體，距離實現(xiàn)人類的“冬眠”夢想也將更近一步。