《超級(jí)戰(zhàn)警》里，史泰龍與宿敵“鐵鳳凰”被冷凍數(shù)十年，蘇醒后仍能大戰(zhàn)一場(chǎng)，如果這一場(chǎng)景變成現(xiàn)實(shí)，那么人類豈不是就完成了終極進(jìn)化——長(zhǎng)生？

現(xiàn)在，科學(xué)家告訴你，雖然當(dāng)前的技術(shù)還無(wú)法支撐這種魔幻現(xiàn)實(shí)主義，但“復(fù)活”的小鼠或許意味著，人類離這個(gè)目標(biāo)，已經(jīng)越來(lái)越近了。

《超級(jí)戰(zhàn)警》中，男主角被罰冷凍70年

棘手的“凍豆腐”

近年來(lái)，大鼠腎臟、肝臟和心臟的冷凍保存均取得了成功。于是，陸續(xù)開(kāi)始有研究人員嘗試對(duì)人類和其他動(dòng)物（主要是幼年動(dòng)物或胚胎組織）的腦組織進(jìn)行低溫冷凍和解凍。結(jié)果顯示，神經(jīng)組織能夠在冷凍狀態(tài)下在細(xì)胞水平上存活，并在解凍后恢復(fù)部分功能。但是，如你所想，是無(wú)法完全恢復(fù)到大腦的正常狀態(tài)的，一些功能所需的特性，如神經(jīng)元放電、細(xì)胞代謝和大腦可塑性等，依然是難以攻破的堡壘。

然而近期，德國(guó)埃爾朗根－紐倫堡大學(xué)（UniversityofErlangen-Nuremberg）研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種玻璃化冷凍的方法。此方法能將組織保存在類似玻璃的狀態(tài)，并配合可保留活體組織的解凍過(guò)程。重要的是，此研究首次證明了成年小鼠大腦的海馬體組織經(jīng)玻璃化冷凍后，能夠在復(fù)溫后恢復(fù)多種關(guān)鍵神經(jīng)功能，包括學(xué)習(xí)和記憶的關(guān)鍵能力。相關(guān)論文已于近日發(fā)表在《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》（PNAS）上。

冷凍后的腦組織和新鮮腦組織的形態(tài)沒(méi)有很大變化

不要看這只是論文上短短幾行字，這意味著，“這些發(fā)現(xiàn)提供了一種新的希望，或許未來(lái)能夠保護(hù)大腦免受疾病或嚴(yán)重?fù)p傷，甚至實(shí)現(xiàn)哺乳動(dòng)物的全身冷凍保存”，相關(guān)論文第一作者亞歷山大·格爾曼（Alexander German）表示。

如果想“進(jìn)化”到這種程度，科學(xué)需要解決的核心問(wèn)題其實(shí)是因冰晶形成造成的損傷?！叭绻汛竽X看作一塊豆腐，用傳統(tǒng)的冷凍方式將豆腐放進(jìn)冰柜后，豆腐中的水分會(huì)結(jié)冰，并破壞其本身的結(jié)構(gòu)，讓豆腐變得‘千瘡百孔’?！庇腥巳绱诵蜗蟮乇扔鞯?。

而不幸的是，大腦可比豆腐要復(fù)雜得多。冷凍過(guò)程中形成的冰晶會(huì)破壞或刺穿腦組織的納米結(jié)構(gòu)，擾亂關(guān)鍵的細(xì)胞過(guò)程。簡(jiǎn)而言之便是，會(huì)導(dǎo)致突觸連接斷裂，因此組織復(fù)溫后，細(xì)胞的電生理功能便可能永久喪失。此外，還有更壞的消息，即滲透壓應(yīng)激和冷凍保護(hù)劑的毒性這兩個(gè)關(guān)鍵因素同樣不容忽視。

距離“復(fù)活”還需幾步？

新的破局手段研發(fā)開(kāi)始變得迫在眉睫，玻璃化冷凍也就在此刻誕生。

說(shuō)句實(shí)話，其實(shí)此方法并不是真正意義上的“冷凍”，而是用高濃度冷凍保護(hù)劑替代組織中的水分。還用豆腐做比，就相當(dāng)于將豆腐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變了，讓它變成一塊透明的、固態(tài)的“玻璃豆腐”，這樣一來(lái)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以完整保存，所有的分子運(yùn)動(dòng)也停止了。

根據(jù)論文，這種冷凍保護(hù)劑應(yīng)由不同成分混合制成，包括22.3%二甲基亞砜、16.84%乙二醇、12.86%甲酰胺，以及7%聚乙烯吡咯烷酮。

既然冷凍初具雛形，那么下一步該考慮的便是解凍。如果大腦內(nèi)所有分子的運(yùn)動(dòng)真的完全停止，它還能否重啟？

為獲取答案，研究人員首先制備了包含海馬體的350微米厚小鼠腦切片，切片中包含了大腦中負(fù)責(zé)記憶和空間導(dǎo)航的核心樞紐——海馬體（hippocampus）。實(shí)驗(yàn)中，他們先將小鼠腦切片基于含有冷凍保存化學(xué)物質(zhì)的溶液進(jìn)行預(yù)處理，然后用液氮快速冷卻至-196℃。之后，切片在-150℃深低溫冰箱中以玻璃態(tài)保存10分鐘至7天不等。

最終實(shí)驗(yàn)證明，海馬體的關(guān)鍵特征得以保留，包括結(jié)構(gòu)完整性、代謝響應(yīng)性、神經(jīng)元興奮性，以及突觸傳遞和可塑性。雖然部分神經(jīng)元興奮性有小幅度下降，但其對(duì)電刺激的反應(yīng)已經(jīng)接近正常水平。至少證明了一點(diǎn)可行性，這已經(jīng)足夠讓業(yè)界驚喜。

而研究團(tuán)隊(duì)卻并未止步于此，他們還進(jìn)一步對(duì)完整腦組織的原位玻璃化保存進(jìn)行了深入探索——用主動(dòng)脈灌注將冷凍保護(hù)劑注入小鼠大腦中，為防止由于血腦屏障引發(fā)的脫水損傷，積極采用“交替平衡”策略。經(jīng)探索和優(yōu)化，部分大腦在復(fù)溫和保護(hù)劑清除后仍能維持結(jié)構(gòu)完整。

從結(jié)果來(lái)看，保存1至8天后的海馬體腦片仍能夠顯示正常的線粒體呼吸功能，顆粒細(xì)胞也保持了興奮性和突觸可塑性。盡管成功率仍有進(jìn)一步提升的空間，但這種探索為日后玻璃化冷凍技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜的器官系統(tǒng)已經(jīng)埋下了基礎(chǔ)。

“生命暫停鍵”，或許大有可為

當(dāng)然，這項(xiàng)研究距離更深入的探索階段無(wú)疑還有很長(zhǎng)的路要走，距離真正落到人類身上，更是有些遙遙無(wú)期，但對(duì)當(dāng)下而言，其意義至少在于：可以保存同一批腦組織，并在需要時(shí)進(jìn)行重新“復(fù)活”，不僅有利于大幅度提升實(shí)驗(yàn)的可靠性和再現(xiàn)性，同時(shí)也能減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的使用。至于究竟何時(shí)才能看到真正意義上的“生命暫停鍵”，至少可以抱著積極的心態(tài)等待。