چگونه دانشمندان یک ساعت پس از مرگ خوک ها اعضای بدن خوک ها را احیا کردند؟

اکسیژن اکسیر حیات است. جریان آن را در حین سکته مغزی، حمله قلبی یا مرگ متوقف کنید و بافت‌های بدن در طوفان بیولوژیکی واکنش نشان می‌دهند که در نهایت منجر به مرگ آنها می‌شود.

برای پیوند اعضا عالی نیست. اکثر اعضای اهدایی برای زنده ماندن فراتر از مرگ تلاش می کنند. با کمبود اکسیژن، به سرعت عملکرد خود را از دست می دهند. سلول ها به حباب های اسیدی و متورم تبدیل می شوند که نشت می کنند و به همسایگان خود آسیب می رسانند. سیستم ایمنی افزایش می‌یابد و ترکیبی مرگبار از هورمون‌ها و مواد شیمیایی ایمنی را بیرون می‌کشد که مغز و سیستم ایمنی را به حالت هایپر درایو می‌فرستد و به اکثر اندام‌ها در این فرآیند آسیب می‌زند. به عبارت دیگر، هنگامی که مرگ فرا می رسد، دیگر راه برگشتی وجود ندارد.

یا وجود دارد؟

یک مطالعه جدید in طبیعت نشان می دهد که ممکن است وجود داشته باشد. تیمی از دانشمندان با استفاده از یک سیستم گردش خون خارجی، اندام‌های خوک‌ها را ساعت‌ها پس از مرگ تا حدی احیا کردند. این سیستم که OrganEx نام دارد مانند یک سیستم گردش خون جایگزین عمل می کند. به جای خون، یک جایگزین مصنوعی پمپ می کند تا بدن را فریب دهد تا فکر کند هنوز تا حدودی زنده است.

برای روشن بودن، دانشمندان زامبی خوک نساخته اند. اگرچه دستور جایگزینی خون به حفظ برخی از بافت های مغز کمک کرد، اما هیچ فعالیت الکتریکی هماهنگ در نورون ها را دوباره فعال نکرد. به عبارت دیگر، بسیار بعید است که خوک ها در طول این عمل هوشیاری خود را به دست آورند. اما سایر اندام‌های بدن برای زندگی دوم تقویت می‌شوند. سلول‌های قلب، کبد و کلیه‌ها بر اساس آنالیزهای مولکولی متعدد خود را ترمیم کردند.

هدف ساختن یک فرانکشتاین عصر جدید نیست. بلکه برای کمک به جریان است پیوند عضو کمبود و اورژانس های بهداشتی ناشی از محدود شدن جریان خون. "این دستاورد به راه هایی برای بهبود پیوند و درمان سکته مغزی و حملات قلبی اشاره می کند." نوشت دکتر رابرت پورت در دانشگاه گرونینگن هلند که در این مطالعه شرکت نداشت.

این اولین تلاش تیم برای احیای اعضای مرده نیست. برگشت در 2019آنها چهار ساعت پس از مرگ خوک ها فعالیت مغزی را در خوک ها آغاز کردند و طوفانی را در مورد چگونگی تعریف مرگ برانگیختند. "در بیشتر تاریخ بشر، مرگ بسیار ساده بود ... اکنون، ما باید بپرسیم که چه چیزی برگشت ناپذیر است." گفت: دکتر کریستف کخ، رئیس و دانشمند ارشد مؤسسه علوم مغز آلن در آن زمان.

"این یک مطالعه واقعا قابل توجه و فوق العاده قابل توجه است. این نشان می‌دهد که پس از مرگ، سلول‌های اندام پستانداران (از جمله انسان) مانند مغز تا ساعت‌های زیادی نمی‌میرند. گفت: دکتر سام پرنیا در دانشگاه نیویورک که در این مطالعه شرکت نداشت.

راه اندازی مجدد مغز

اولین تکه های مرگ زیبا نیستند. وقتی سلول‌ها از اکسیژن محروم می‌شوند، فرآیندهای مولکولی درونی آن‌ها به هم می‌ریزد. این فرآیند ایسکمی نامیده می شود که به معنای کمبود خونی است که به طور معمول اکسیژن را حمل می کند. مانند دره ای از محصولات بدون آب، نشانه بدی است: ایسکمی قلب می تواند باعث حمله قلبی شود. به مغز، سکته مغزی

راه حل باید آسان باشد. اکسیژن بیشتری به سلول ها اضافه کنید، مانند آب به محصولات، و آنها باید به سمت بالا بروند.

نه کاملا. با آزمون و خطا، دانشمندان دریافتند که پمپاژ بافت های محروم از اکسیژن - مثلاً مغز یا قلب - با خون غنی از اکسیژن باعث می شود بیش صدمه. مثل این است که ناگهان یک کاکتوس خشک شده را بیش از حد آبیاری کنید و ریشه هایش را پوسیده کنید.

ما هنوز کاملاً مطمئن نیستیم که چرا این اتفاق می‌افتد، اما دانشمندان ایده‌هایی را تهیه کرده‌اند. اولین موفقیت از همین تیم در سال 2019 بود، زمانی که آنها تکنیکی به نام مغز را توسعه دادندEx برای کمک به بازیابی برخی از عملکردهای عصبی در 32 سر خوک پس از 6 ساعت کاهش اکسیژن. سلول‌های مغز با پمپاژ مایع نگهدارنده گرم شده به داخل شریان‌های مغز، فعالیت‌های متابولیکی طبیعی را نشان دادند و ساختار خود را حفظ کردند - که معمولاً در هنگام مرگ فرو می‌پاشد. نورون‌های منفرد نیز با انفجارهای الکتریکی جرقه زدند، اما مغزها هیچ نشانه‌ای از فعالیت عصبی پیچیده یا آگاهی نشان ندادند.

با این حال، نتایج جرقه ایده ای را برای نویسنده مطالعه دکتر نناد سستان در دانشگاه ییل ایجاد کرد. مغز یک عضو فوق العاده ظریف است که مستعد کمبود اکسیژن است. اگر بتوانیم تا حدودی آن را راه اندازی مجدد کنیم، چرا همین کار را برای اعضای بدن انجام ندهیم؟

او گفت: "اگر می توانید برخی از عملکردهای مغز خوک مرده را بازیابی کنید، می توانید آن را در سایر اندام ها نیز انجام دهید." گفت:.

همه چیز، همه جا، همه به یکباره

بیایید به عقب برگردیم.

پس از مرگ، پمپاژ قلب متوقف می شود. این بدان معنی است که تمام بافت ها از اکسیژن و مواد مغذی محروم هستند و حتی پس از خونرسانی مجدد با خون، پژمرده می شوند. غشاهای محافظ آنها خراب می شود. اندام ها یکپارچگی ساختاری خود را از دست می دهند.

ترفند برای سالم نگه داشتن بافت، مایع خاصی به نام پرفیوژن ضد سرما است. به آن به عنوان یک اسموتی فوق العاده مغذی فکر کنید که مستقیماً وارد گردش خون شما می شود. یا طلای مایع بیولوژیکی. نویسندگان یک دستور العمل دارند: هموپور، یک ماده شیمیایی که پروتئین های موجود در گلبول های قرمز را برای کمک به حمل اکسیژن تقلید می کند. مواد شیمیایی برای محافظت در برابر لخته شدن خون؛ و مقدار زیادی مواد مغذی برای محافظت از سلول ها در برابر آسیب.

اما محافظت از کل بدن کار بسیار بزرگتری نسبت به حفظ برخی عملکردهای عصبی است. در مطالعه جدید، نویسندگان تغییراتی در دستور العمل خود ایجاد کردند. یکی از موارد اصلی اضافه کردن اجزایی بود که به کنترل سیستم ایمنی کمک می کند. دیگری پاشیدن الکترولیت ها برای کمک به بافت های در حال مرگ و تغییر نوع آنتی بیوتیک ها بود. آنها فناوری جدید خود را OrganEx نامیدند.

برای انتقال «خون مصنوعی»، این تیم یک سیستم خودکار ساختند که پرفیوژن را به جریان خون خوک‌ها پمپ می‌کند. همه آنها یک ساعت قبل بر اثر ایست قلبی فوت کرده بودند و نبض نداشتند. این تیم، سیستم OrganEx خود را در برابر استاندارد طلایی مراقبت - ECMO، یا دستگاه اکسیژن‌رسانی غشایی خارج بدنی - قرار دادند که بیمارستان‌ها از آن به عنوان تلاشی برای افرادی که با اکسیژن دست و پنجه نرم می‌کنند، برای مثال کووید-19 استفاده می‌کنند.

شش ساعت بعد نتایج را بررسی کردند. ECMO قادر به تامین صحیح اکسیژن برای همه اندام ها نبود. برخی از رگ های خونی کوچکتر فرو ریخته بودند. در مقابل، حیواناتی که با سیستم OrganEx درمان می‌شوند، مشکلات کمی با الکترولیت‌ها یا اسیدیته داشتند، که مشکلات رایج سلول‌های در حال پوسیدگی است. با حفاری عمیق تر، به نظر می رسید که سه نوع سلول مغز در قشر جلوی مغز (ناحیه ای از مغز در جلوی سر که برای استدلال و سایر عملکردهای اجرایی مهم است) حفظ می شوند.

این تیم فراتر از مغز، سپس OrganEx را بر روی تعداد زیادی از اندام‌های بدن مانند قلب، ریه‌ها، کبد، آزمایش کردند. کلیه ها، و پانکراس. به نظر می‌رسید که این سیستم با جریان یافتن اکسیژن به بافت‌های بدن، گردش خون را به چرخش باز می‌گرداند. برخی از اندام‌ها گلوکز را جذب می‌کنند، نوعی سلول قندی که اغلب برای متابولیسم استفاده می‌شود. کبد خوک‌هایی که تحت درمان با OrganEx قرار گرفته‌اند، برخلاف آنهایی که تحت ECMO بودند، یک پروتئین معمولی را پمپاژ کردند. برنامه‌ریزی ژنتیکی سلول‌ها نیز زنده شد و ژن‌های دخیل در ترمیم و بازسازی سلولی را افزایش داد.

در زیر میکروسکوپ، تشخیص تفاوت بین یک عضو سالم و عضوی که پس از مرگ با فناوری OrganEx درمان شده بود دشوار بود. گفت: نویسنده مطالعه دکتر Zvonimir Vrselja.

اگر نمی توانید بگویید، آیا مهم است؟

بله، این کار را می کند. اگرچه OrganEx به احیای اندام خوک ها کمک می کند، اما به دور از زنده شدن یک حیوان مرده است. در عوض، اندام‌های آن‌ها از سطوح پایین اکسیژن، که در هنگام حملات قلبی یا سکته مغزی رخ می‌دهد، بهتر محافظت می‌شدند.

پورت گفت: «می‌توان تصور کرد که سیستم OrganEx (یا اجزای آن) ممکن است برای درمان چنین افرادی در مواقع اضطراری استفاده شود.

این فناوری همچنین می‌تواند به حفظ اعضای اهداکننده کمک کند، اما راه طولانی در پیش است. به نظر دکتر برندان والد، مدیر اخلاق پیوند و تحقیقات سیاست در دانشکده پزشکی NYU Grossman، OrganEx ممکن است مجبور به تجدید نظر در این زمینه شود. به عنوان مثال، آیا ممکن است فردی اندام های محیطی در حال کار داشته باشد اما هرگز به هوش نیاید؟ با پیشرفت فناوری پزشکی، مرگ به یک فرآیند تبدیل می شود، نه یک لحظه.

این وضعیت در جوامع پزشکی به عنوان «پل به ناکجاآباد» شناخته می‌شود و با افزایش استفاده از ECMO در ECPR [احیای قلبی ریوی خارج بدنی] رایج‌تر شده است.» نوشت والدین.

در حال حاضر، این مطالعه نشان می دهد که بافت ها و اندام ها توانایی شگفت انگیزی برای بازسازی پس از محرومیت از خون دارند. نویسندگان می‌گویند: «به طور کلی، بهینه‌سازی و گسترش بیشتر فناوری ما برای درک کامل اثرات گسترده‌تر آن بر بافت‌های ایسکمیک و بهبودی مورد نیاز است.»

اعتبار تصویر: David Andrijevic، Zvonimir Vrselja، Taras Lysyy، Shupei Zhang; آزمایشگاه سیستان; دانشکده پزشکی ییل. OrganEx عملکرد بافت را یک ساعت پس از مرگ بازیابی می کند. کلیه ها ساختار خود را به دست می آورند.