Содержание
«Не так мертво, как казалось»: ученые смогли оживить органы свиньи через час после смерти. Что сулит это открытие?
Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.
Автор фото, Getty Images
Ученые «оживили» органы свиньи спустя час после ее смерти. Открытие, которое ученые называют прорывным, может спасти много человеческих жизней, так как даст врачам больше времени для пересадки органов или возвращения к жизни тех, кто утонул, задохнулся или перенес инфаркт.
Эксперимент проводился американскими исследователями, которые сумели частично восстановить функционирование органов свиней через час после того, как у животных остановили сердце. Это может в корне изменить медицину, считают ученые.
Как проходило исследование
Объектом эксперимента, результат которого опубликован в журнале Nature, стали около 100 свиней.
Ученые погрузили животных в состояние глубокого сна, а затем остановили их сердца. Эксперимент прошел проверку на соответствие этическим нормам в науке — подопытные свиньи не испытывали боли и страданий перед смертью.
После того как со смерти животных прошел час, их подключили к системе, которая называется OrganEx и в течение шести часов переливали им в кровь восстанавливающий коктейль из различных химических веществ. Доза анестетика для свиней была рассчитана так, чтобы он действовал на протяжении всего эксперимента.
Подпись к фото,
Ученые в восторге от результатов исследования, так как оно открывает множество перспектив
Через шесть часов ученые вскрыли органы свиней, такие как сердце, печень и почки. Результаты вскрытия показали, что органы восстановили некоторые свои функции.
Так, в сердце восстановилась электрическая активность, а некоторые клетки сердечной мышечной ткани смогли сокращаться. При этом органы не функционировали так же, как до смерти.
«То, что мертво, не так мертво, как нам раньше казалось. Мы продемонстрировали, что можем инициировать восстановление клеток на молекулярном уровне. Мы можем убедить клетки не умирать», — заявил один из исследователей, доктор Звонимир Врселья.
Что такое система OrganEx
Система OrganEx уже использовалась в эксперименте на мозге свиньи в 2019 году. Система закачивает в мертвое тело синтетическую кровь, которая не сворачивается и может проходить по разрушающимся кровеносным сосудам для доставки кислорода по телу, и коктейль из 13 соединений, которые прерывают химические процессы, приводящие к гибели клеток.
К этой своего рода капельнице также прилагается устройство, которое позволяет ритмично перекачивать жидкость по всему телу, имитируя сокращения бьющегося сердца.
Автор фото, EPA
Подпись к фото,
OrganEx, по сути, «обманывает» организм, имитируя настоящую кровь и сердцебиение
Во время эксперимента 2019 года ученые обнаружили признаки восстановления некоторых клеток мозга, но мозговые волны или электрическая активность, которая бы указывала на возвращение сознания, при этом отсутствовали.
В 2022 году ученые адаптировали технологию OrganEx для «оживления» органов всего тела свиньи.
Почему результаты эксперимента называют прорывом в медицине
Исследователи убеждены, что тот факт, что органы свиньи частично восстановились через час после того, как животное умертвили, является прорывом, способным изменить медицину. Да, потребуется значительно больше исследований, прежде чем технология сможет быть использована на людях. Но в конечном итоге, этот метод способен увеличить количество органов, доступных для трансплантации и дать врачам больше времени для спасения жизни.
Когда сердце перестает биться, организму не хватает кислорода и питательных веществ, необходимых ему для жизни. Органы увеличиваются в размерах, кровеносные сосуды схлопываются, а клетки — строительные материалы органов тела — начинают умирать.
До сих пор считалось, что гибель клеток необратима, но исследователи из Йельского университета с помощью OrganEx устранили некоторые повреждения в клетках органов животных, которые были мертвы в течение часа.
- Если наше тело все время обновляется, почему мы не живем вечно?
- Скончался первый в мире пациент с сердцем свиньи
- «Искусственная поджелудочная» может изменить жизнь детей-диабетиков
Пропустить Подкаст и продолжить чтение.
Подкаст
Что это было?
Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.
эпизоды
Конец истории Подкаст
«Эксперимент показал, что клетки способны функционировать спустя несколько часов после того, как они должны быть мертвы. Это означает, что теоретически мы можем восстановить некоторые функции клеток в различных жизненно важных органах и после смерти человека», — говорит еще один исследователь, профессор Ненад Сестан.
Например, эту технологию можно использовать для того, чтобы дать врачам больше времени для возвращения к жизни людей, тела которых испытали недостаток кислорода, например, тех, кто захлебнулся, задохнулся или перенес инфаркт.
«Это позволит вернуть таких людей к жизни через много часов после смерти», — говорит доктор Сэм Парниа, директор по исследованиям в области интенсивной терапии и реанимации в Нью-Йоркском Университете, который назвал исследование действительно важным и уникальным.
Кроме того, эта технология позволит медикам дольше сохранять органы для трансплантации, чтобы они могли попасть к нуждающимся в них пациентам, если те находятся вдалеке от донора.
А в дальнейшей перспективе ученые хотят добиться того, чтобы умерший человек, тело которого будет «подключено» к системе OrganEx, мог послужить донором и через какое-то время после его смерти.
Ученые «оживили» мозг свиньи через 4 часа после смерти. Но без нервной деятельности
Ученым Йельского университета удалось восстановить функции мозга свиней на клеточном уровне через четыре часа после смерти животных, но без полноценного возобновления нервной деятельности. Результаты эксперимента группы под руководством Ненада Сестана опубликованы в журнале Nature.
Благодаря хирургическому выделению мозга по новой процедуре и подключению его к системе циркуляции на базе особого раствора клеточные функции мозга восстанавливались даже после четырех часов после смерти: сосуды работали, структура мозга сохранялась, клетки потребляли кислород, глюкозу и выделяли углекислый газ. Отмечалось спонтанное возбуждение нервных клеток, их структура не нарушилась. Это наблюдалось на протяжении шести часов – то есть мозг «жил» десять часов после смерти.
«Мы ни разу не отметили организованной электрической деятельности мозга, связанной с восприятием, ощущениями или сознанием, – рассказал первый соавтор исследования Звонимир Врселя. – В клиническом понимании, это был не живой мозг, но мозг с активностью на клеточном уровне».
В питательном растворе использовалось лекарство, подавляющее нервную деятельность, отмечает Quartz.
Современная медицина считает, что мозг человека и других млекопитающих чрезвычайно чувствителен к остановке кровоснабжения и даже кратковременное (минуты) прекращение питания мозга кислородом приводит к необратимым последствиям из-за смерти его клеток.
Исследование Йельских ученых ставит эти постулаты под сомнение и открывает перспективы для исследований в сфере обратимости изменений мозга даже после его смерти.
Само понятие «смерть мозга» в случае успехов восстановительной терапии придется переосмыслить. Достижение ученых из Йеля также позволит изучать активность мозга на изолированном органе целиком в трех проекциях, что раньше сделать не удавалось.
В эксперименте использовались 32 животных, разделенных на четыре контрольные группы. В одной из групп, где и были отмечены впечатляющие результаты, клеточная деятельность мозга полностью возобновлялась, когда орган выделяли по специальной процедуре, помещали в пластиковую камеру с высокой влажностью (95%), температурой 37 градусов по Цельсию и питали раствором BrainEx собственной разработки на основе гемоглобина. Жидкость подавалась в ритме, соответствующем сердечным сокращениям, а циркулирующий раствор фильтровался, имитируя деятельность почек.
Ученые отмечают, что пока непонятно, насколько успешно такой опыт можно будет повторить на человеческом мозге и когда это произойдет.
Однако они подчеркивают, что любые подобные изыскания надо будет производить под строжайшим этическим контролем.
В экспериментах со свиным мозгом, согласно этическому протоколу исследователи были готовы применить анальгетики и понизить температуру в случае возобновления нервной деятельности, чтобы животное в случае «оживления мозга» не чувствовало страданий.
Ранее ученые уже наблюдали восстановление отдельных функций мозга грызунов через несколько часов после смерти, митохондриальную активность в клетках мозга после смерти (то есть выработку клетками энергии) и даже полное восстановление функций мозга при пониженной температуре после четырехчасовой остановки сердца, напоминает издание N+1.
Мозги свиньи оставались живыми вне тела в течение нескольких часов после смерти
Свиньи, чьи мозги использовались в исследовании, были убиты на бойне для мяса.
Чтобы бросить вызов идее о том, что смерть мозга является окончательной, исследователи оживили бестелесный мозг свиней через четыре часа после того, как животные были забиты.
Хотя эксперименты не привели к восстановлению сознания, они поднимают вопросы об этичности подхода — и, что более важно, о природе самой смерти. Текущие юридические и медицинские определения смерти определяют протоколы реанимации людей и трансплантации органов.
Подробная информация об экспериментах со свиным мозгом содержится в статье 1 , опубликованной 17 апреля в журнале Nature . Исследователи из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, подключили органы к системе, которая перекачивала кровезаменитель. Этот метод восстанавливал некоторые важные функции, такие как способность клеток производить энергию и удалять отходы, а также помогал поддерживать внутренние структуры мозга.
Узнайте больше об этом исследовании в подкасте
Nature
Ваш браузер не поддерживает аудио элементы.
Скачать MP3
«На протяжении большей части человеческой истории смерть была очень простой, — говорит Кристоф Кох, президент и главный научный сотрудник Алленовского института исследований мозга в Сиэтле, штат Вашингтон.
«Теперь мы должны подвергнуть сомнению то, что является необратимым».
В большинстве стран человек считается юридически умершим, когда прекращается деятельность мозга или когда перестают работать сердце и легкие. Мозгу требуется огромное количество крови, кислорода и энергии, и считается, что даже несколько минут без этих жизненно важных вспомогательных систем наносят необратимый ущерб.
Оживление бестелесных свиных мозгов: ответы на ваши вопросы
С начала двадцатого века ученые проводили эксперименты, поддерживающие жизнь мозга животных с момента остановки сердца путем охлаждения мозга и перекачки крови или заменителя. Но как потом функционировали органы, непонятно 2 . Другие исследования показали, что клетки, взятые из мозга спустя долгое время после смерти, могут выполнять нормальную деятельность, например производить белки 3 . Это заставило нейробиолога из Йельского университета Ненада Сестана задуматься: можно ли оживить целый мозг через несколько часов после смерти?
Сестан решил выяснить это, используя отрубленные головы 32 свиней, забитых на мясо на бойне рядом с его лабораторией.
Его команда удалила каждый мозг из черепа и поместила его в специальную камеру, прежде чем вставить в орган катетер. Через четыре часа после смерти исследователи начали закачивать теплый раствор консерванта в вены и артерии мозга.
Система, которую исследователи называют Мозг Ex имитирует кровоток, доставляя питательные вещества и кислород к клеткам головного мозга. Консервирующий раствор, который использовала команда, также содержал химические вещества, которые останавливают возбуждение нейронов, защищают их от повреждений и предотвращают возобновление электрической активности мозга. Несмотря на это, ученые контролировали электрическую активность мозга на протяжении всего эксперимента и были готовы ввести анестетики, если увидят признаки того, что орган может прийти в себя.
Испытание на время
Исследователи проверили, насколько хорошо работал мозг в течение шести часов. Они обнаружили, что нейроны и другие клетки мозга возобновили нормальные метаболические функции, такие как потребление сахара и производство углекислого газа, и что иммунная система мозга, похоже, работает.
Структуры отдельных клеток и отделов мозга сохранились, тогда как клетки контрольного мозга, не получавшего раствор, богатый питательными веществами и кислородом, разрушались. И когда ученые применили электричество к образцам ткани из обработанного мозга, они обнаружили, что отдельные нейроны все еще могут нести сигнал.
Эксперимент на свинье ставит под сомнение предположения о повреждении головного мозга у людей
Но команда никогда не видела скоординированных электрических паттернов по всему мозгу, которые указывали бы на сложную мозговую деятельность или даже на сознание. Исследователи говорят, что для возобновления активности мозга может потребоваться поражение электрическим током или сохранение мозга в растворе в течение длительного времени, чтобы позволить клеткам восстановиться после любого повреждения, которое они получили, будучи лишенными кислорода.
Сестан, чья команда использовала свою технику для поддержания жизни свиного мозга на срок до 36 часов, не планирует в ближайшее время пытаться восстановить электрическую активность в бестелесном органе.
Вместо этого его приоритетом является выяснить, как долго его команда сможет поддерживать метаболические и физиологические функции мозга вне тела. «Возможно, мы просто предотвращаем неизбежное, и мозг не сможет восстановиться», — говорит Сестан. «Мы только что пролетели несколько сотен метров, но сможем ли мы летать на самом деле?»
Система Brain Ex далека от готовности к использованию на людях, добавляет он, не в последнюю очередь потому, что ее трудно использовать без предварительного извлечения мозга из черепа.
Вопросы множатся
Тем не менее, развитие технологий, способных поддерживать разумные бестелесные органы, имеет широкие этические последствия для благополучия животных и людей. «На самом деле не существует механизма надзора за возможными этическими последствиями создания сознания у чего-то, что не является живым животным», — говорит Стивен Лэтэм, биоэтик из Йельского университета, работавший с командой Сестана. Он говорит, что в некоторых случаях это может быть этически оправдано — например, если это позволит ученым тестировать лекарства от дегенеративных заболеваний мозга на органах, а не на людях.
Измерение осознания в мозге вне тела, вероятно, будет затруднено, учитывая, что окружение органа так радикально отличается от его естественной среды. «Мы могли бы представить, что мозг может иметь сознание», — говорит Джордж Машур, нейробиолог из Мичиганского университета в Анн-Арборе, изучающий околосмертные переживания. «Но очень интересно подумать о том, что за сознание, при отсутствии органов и периферической стимуляции».
Последнее исследование также поднимает вопросы о том, являются ли повреждение мозга и смерть постоянными. Лэнс Беккер, специалист по неотложной медицинской помощи в Институте медицинских исследований Файнштейна в Манхассете, штат Нью-Йорк, говорит, что многие врачи считают, что даже несколько минут без кислорода могут нанести необратимый вред. Но эксперименты со свиньями показывают, что мозг может оставаться жизнеспособным гораздо дольше, чем считалось ранее, даже без внешней поддержки. «Эта статья бросает ручную гранату в самое сердце общепринятых убеждений, — говорит Беккер.
«Возможно, мы сильно недооценили способность мозга восстанавливаться».
Частично возрожденные мозги свиньи поднимают множество этических проблем
Это может иметь практические и этические последствия для донорства органов. В некоторых европейских странах спасатели, которые не могут реанимировать человека после сердечного приступа, иногда используют систему, которая сохраняет органы для трансплантации, перекачивая насыщенную кислородом кровь через тело, но не через мозг. Если такая технология, как Brain Ex , станет широко доступной, возможность расширить окно для реанимации может сократить пул подходящих доноров органов, говорит Стюарт Янгнер, биоэтик из Университета Кейс Вестерн Резерв в Кливленде, штат Огайо.
«Здесь существует потенциальный конфликт между интересами потенциальных доноров — которые могут даже не быть донорами — и людей, которые ждут органов», — добавляет он.
Далеко идти
Тем временем ученые и правительства вынуждены решать юридические и этические проблемы, связанные с возможностью создания сознательного мозга без тела.
«Это действительно ничейная земля», — говорит Кох. «Закону, вероятно, придется развиваться, чтобы не отставать».
Кох хочет, чтобы более широкое этическое обсуждение состоялось, прежде чем какой-либо исследователь попытается вызвать осознание в бестелесном мозгу. «Это большой, большой шаг, — говорит он. «И как только мы это сделаем, это невозможно отменить».
Подробнее: Nature репортер Сара Рирдон отвечает на вопросы читателей об исследовании свиней.
Оживление бестелесного мозга свиньи: ответы на ваши вопросы
Ученые из Йельского университета в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, оживили бестелесный мозг свиньи через четыре часа после смерти. Хотя команде не удалось восстановить сознание, биоэтики говорят, что их подход имеет глубокие этические последствия.
Команда новостей Nature ответит на некоторые ваши вопросы об исследовании 1 и о том, к чему оно может привести.
Может ли это исследование привести к бессмертию? — Уэсли Мендес
Маловероятно.
Система Brain Ex , разработанная исследователями из Йельского университета, снабжала клетки кислородом и питательными веществами. Эта поддержка восстановила некоторые клеточные функции, такие как метаболизм сахаров для получения энергии и производство белков, на срок до 36 часов. Но система не может замедлить старение или болезнь, и исследователи не знают, как долго мозг Ex может поддерживать жизнь органов.
Команда не пробовала эту технологию на людях, не в последнюю очередь потому, что мозг Ex трудно использовать, не удаляя мозг из черепа. Но дальнейшее развитие системы может когда-нибудь дать надежду на оживление людей после смерти мозга в результате несчастного случая, инфаркта или инсульта.
Что это означает для трансплантации мозга? — Anonymous
Пересадка мозга из одного тела в другое все еще ближе к области научной фантастики, чем факт.
Исследователи, изучавшие мозг свиньи, восстановили некоторые функции клеток внутри органов.
Но соединить пересаженный мозг с живым телом было бы гораздо более сложной задачей. Одной из самых больших проблем для ученых будет определение того, как восстановить соединение ствола головного мозга с разорванным спинным мозгом тела. Установление этой связи позволит мозгу посылать электрические сигналы вниз по позвоночнику, чтобы направлять функции и движения тела, а также реагировать на сенсорные сигналы из других частей тела.
Может ли бестелесный мозг иметь сознание? Могло ли оно воспринимать или ощущать вещи? — Альберт Дж.
Мы не знаем. В этом исследовании исследователи преднамеренно препятствовали тому, чтобы мозг свиньи пришел в сознание, используя химические вещества, чтобы блокировать возбуждение нейронов. Команда никогда не видела какой-либо активности в масштабах всего мозга, которая указывала бы на то, что органы могут быть сознательными.
Но мысль о том, что бестелесный мозг может прийти в сознание, не является невозможной. В исследовании мозга свиньи исследователи удалили кусочки мозговой ткани и применили к ним электрический стимул.
Они обнаружили, что нейроны по-прежнему способны срабатывать в ответ на эту внешнюю подсказку. А в прошлом году исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего сообщили, что «мини-мозги», выращенные в чашке, впервые спонтанно генерировали мозговые волны, подобные человеческим. Электрические паттерны, создаваемые этими мозговыми органоидами — трехмерными скоплениями мозговой ткани, культивируемыми в лаборатории, — были похожи на те, что наблюдаются у недоношенных детей 9.0007 2 .
Чтобы узнать, может ли бестелесный мозг воспринимать что-либо в своем окружении, потребуется подключить его к органам чувств, таким как глаза или кожа. Но эксперименты с камерами сенсорной депривации и исследования нашей способности видеть сны предполагают, что мозг может быть в сознании даже без восприятия внешних раздражителей 3 .
Могут ли исследования, подобные исследованию мозга свиньи, изменить наше определение сознания? — Сумма Эго
Технологии, такие как Мозг 9Система 0009 Ex , используемая для поддержки мозга свиней, может предоставить новый способ моделирования сознания и активности мозга в лаборатории и даже позволить ученым тестировать лекарства от неврологических расстройств на бестелесных органах животных, а не на людях.
Эксперименты со свиным мозгом проводились в США, где не регулируются эксперименты на органах животных после их извлечения из тела. Но исследователи говорят, что любые эксперименты, которые могут восстановить мозговую активность бестелесного органа, должны проводиться только после этической проверки.
Является ли минимальная мозговая активность, наблюдаемая в эксперименте со свиньей, вегетативным состоянием? — Anonymous
Нет. Хотя человек в вегетативном состоянии не считается находящимся в сознании, нейроны в его мозгу все еще активны и способны регулировать циклы сна и бодрствования, а также работу сердца и легких, среди прочих процессов. Мозг свиньи в последнем исследовании выполнял метаболические функции — такие, которые клетки используют для производства энергии и удаления отходов, — но их нейроны не срабатывали, если исследователи не стимулировали их по отдельности.
Будет ли сознательный изолированный мозг иметь права человека? Может ли бессознательный мозг без тела по-прежнему считаться человеком? — Т.
Бейер
Существует несколько законов, управляющих созданием сознания в органе, и специалисты по этике только начинают серьезно заниматься этим вопросом.
Тем не менее, эксперимент со свиным мозгом не первый, кто поднимает вопросы о том, какие существа обладают сознанием и каких прав они заслуживают. Специалисты по этике уже спорят о том, заслуживают ли права машины с искусственным интеллектом, и делает ли интеллект таких животных, как шимпанзе и дельфины, достойными более высоких прав.
Что это означает для возможности крионики? — Дэвид Кинтеро
Мы не знаем, имеет ли исследование свиней какое-либо значение для крионики — замораживания тела или мозга после смерти в надежде на возрождение в будущем. Мозги свиньи были мертвы в течение четырех часов, прежде чем исследователи влили им раствор Brain Ex , который восстановил некоторые клеточные функции. Никто не проверял, будет ли система работать на замороженных мозгах.
