Вернуть мозг с того света?

01.08.2019
Картинки по запросу gif Оживление мертвых gif

© Иллюстрация РИА Новости . А.Полянина с сайта  https://ria.ru/20170529/1495152951.html


Несколько лет назад эта идея показалась Ненаду Сестану, профессору нейронаук, сравнительной медицины и генетики Медицинской школы Йельского университета, настолько безумной, что он никому не сказал о ней, даже семье. В прошлом году она сделала его всемирно известным, поместив на страницы всех научных изданий. Идея заключалась в том, чтобы оживить погибший мозг.

Ученые, работающие с мозгом млекопитающих, знают, что можно культивировать активные клетки из ткани мозга, считающегося мертвым по всем показателям. Это можно сделать с тканями, которые погибли и за несколько часов, и за сутки до попадания в лабораторию. «Ожившие» клетки способны сохранять функциональность вплоть до нескольких недель. Но, похоже, Сестан оказался первым, кто подумал: раз мы можем вернуть активность отдельным клеткам, то почему бы не попробовать оживлять целиком те срезы головного мозга, которые попадают на стол к исследователям? О том, как ему удалось сделать это и почему открытие пугает его самого, рассказывает обозреватель New York Times и Smitsonian Magazine Мэттью Шаер.

На пути к «воскрешению» мозга стоит много проблем. В 2012 году, когда Сестан и двое его коллег по лаборатории в Йеле начинали проект, они могли продлить жизнь тканям мозга всего на 6 дней. При этом материал можно было хранить только в холодильнике – как только его доставали оттуда, ткани быстро начинали разрушаться. Это происходило уже при комнатной температуре – что уж говорить о температуре 37°С, при которой привык работать настоящий мозг.

Связанной проблемой было отсутствие кислорода, который поступает к тканям мозга с кровью: в тонких срезах, с которыми имели дело учеными, эта система доставки была очевидным образом разрушена. Сестан долго ломал голову над этой задачей, прежде чем увидел в отделении патологии Йельской медшколы аппарат для перфузии мозга, с помощью которого исследователи качали через кровеносные сосуды погибшего органа питательный раствор, чтобы удержать его от разложения на время изучения. Так в голову ученого пришла новая мысль: что, если вместо использования срезов взять целый мозг, в котором можно будет использовать специально разработанную жидкость в качестве консерванта? «Это был момент “эврики”», – говорит Сестан. Он стал началом всего.

Оживление мертвых

Ученые пытаются оживить мозг млекопитающего с тех пор, как начали разбираться в его функциях, но самые важные открытия были сделаны только в конце XX века. Исследования обнаружили, что смерть мозга – это не мгновенное событие: на самом деле она происходит в несколько этапов. Эти этапы можно отменить: например, известно, что функциональность нейронов сохраняется и в течение получаса после остановки подачи кислорода и крови – а значит, можно «отключить питание», а потом вновь включить его. Исследователи также научились создавать «мини-мозги» – созданные из стволовых клеток органоиды с нейронной активностью. Недавно кембриджские биологи добились того, чтобы сигнал от «мини-мозга» заставил сокращаться мышцу.

Перфузия – тоже не новая технология. Первую помпу для перфузии изобрели французский хирург Алексис Каррель и его друг летчик Чарльз Линдберг в 1935 году – они создали агрегат, поддерживавший кровообращение в щитовидной железе кошки во время трансплантации. Сегодня операции с перфузией органов, остающихся в теле (in vivo), изучены настолько, что регулярно производятся в медицинской практике, но вот перфузия ex vivo – отдельно от тела – куда более сложная задача, и Сестан нацелился именно на нее.

Мозг – не щитовидная железа и даже не сердце. Чтобы обеспечить перфузию этого органа после смерти, все должно быть настроено идеально, от состава раствора-перфузата до скорости, с которой он поступает и проходит по лабиринту сосудов. Для перфузии этого органа Сестан в 2015 году заказал специальный аппарат у компании BioMedInnovations из Северной Каролины, разработчика системы CaVESWave, которая поддерживала жизнь в почках, печени и сердцах свиней, полученных со скотобоен. Будет ли она работать с мозгом, не знал никто: некоторые коллеги Сестана, когда он рассказал им об этом, приняли идею за шутку.

Создание аппарата должно было занять полгода, и пока оно шло, коллеги Сестана Звонимир Врселя (специализируется в радиологии и исследованиях сосудистой системы мозга) и Стефано Даниеле (изучает дегенеративные процессы в мозге) ставили эксперименты с одной из существующих CaVESWave-машин. Любая работа с человеческим мозгом требует огромного количества согласований и, учитывая цель исследований, влечет этические вопросы, поэтому Врселя и Даниеле вставали в 4 утра, чтобы приехать на близлежащую скотобойню, забрать оттуда свиные головы и отвезти их в лабораторию. К 20-му мозгу, пишет Шаер, они представляли, как артерии соединены между собой. К 40-му – поняли, какие сосуды лучше перекрыть, чтобы сохранялось нормальное движение крови.

Мозг в сознании?

Аппарат для Йельского университета был модифицирован почти в каждом аспекте по сравнению с оригинальным, и на выходе получилась даже не одна машина, а собрание агрегатов, соединенных между собой. Один служил для того, чтобы подавать раствор-перфузатор толчками, как сердце; другой фильтровал прошедшую по мозгу кровь, прежде чем она вновь вернется в него, – это «почки»; третий выполнял функцию легких, насыщая искусственную кровь кислородом.

Все это позволило получить результат, о котором ученые только мечтали. Активные клетки мозга легко отличить от погибших под микроскопом: при жизни они имеют разные формы в зависимости от типа и выполняемых функций, но, умирая, все становятся одинаковыми. Поэтому летом 2016-го, когда в своей лаборатории Сестан поместил мозг в созданный для него аппарат для перфузии, он точно знал, что видит: это были активные клетки мозга после смерти.

Сначала ученые смогли держать мозг на перфузии один час. Потом время увеличили до двух, трех, а к 2017 году – уже 4 часов. Чтобы отследить состояние мозга, они начали использовать BIS-монитор – прибор, который применяют в больницах, чтобы оценивать уровень сознания пациентов под анестезией. Он имеет шкалу от 0 до 100, где 100 – это полное сознание живого человека, а 0 – отсутствие показателей электрической активности мозга. При общей анестезии, когда человек не отвечает почти ни на какие стимулы, аппарат показывает от 40 до 60. Когда Сестан с коллегами впервые подключили BIS-монитор к своим мозгам на перфузии, он показал 10.

Это стало для Сестана и его команды этической дилеммой. Сегодня смерть мозга – очень дискуссионное понятие. Все больше исследований показывают, что многие пациенты с травмами мозга, которых раньше считали находящимися в глубокой коме «овощами», на самом деле способны к коммуникации. Свиньи, которых ученые использовали в экспериментах, были мертвее некуда, но 10 – это уже не ноль. Что, если в дальнейшем, несмотря на специальные вещества в составе перфузата, препятствующие росту электрической активности, в мозгу животных появятся какие-то формы сознания? Что, если это сознание будет в бесконечной агонии?

После серии тестов приглашенный эксперт по электрокортикографии – методу измерения электрической активности, при котором электроды подключены напрямую к мозгу – вынес вердикт: он не увидел «спонтанной глобальной активности» и предположил, что BIS показывал электрические следы от аппарата для перфузии. Однако Сестан был убежден, что, если бы он изменил состав перфузата, приборы зафиксировали бы активность непосредственно мертвого мозга.

Утечка в прессу

В 2017–2018 годах Сестан рассказывал о своих экспериментах на двух встречах в Национальных институтах здоровья и Университете Дьюка. Это были непубличные собрания, но данные с них все же попали в прессу. В апреле 2018-го статья о проекте по реанимации мозга свиней вышла в MIT Technology Review – в ней говорилось, что работа генетика из Йеля «может изменить определение смерти». Материал стал главной новостью месяца и ожидаемо вызвал дебаты о том, можно ли воскрешать мозг отдельно от тела.

Даже после этого результаты, опубликованные непосредственно Сестаном в апреле этого года, были потрясающими. Команде из Йеля удалось не только поддерживать перфузию отделенного от тела мозга в течение 6 часов, но и восстановить метаболические функции почти всех частей органа. Другими словами, клетки мозга свиней принимали кислород и глюкозу и перерабатывали их, превращая в углекислый газ. «Эти открытия, – пишут авторы работы, – демонстрируют, что в соответствующих условиях изолированный, интактный мозг млекопитающего обладает неоцененной ранее способностью к восстановлению микроциркуляции и молекулярной, а также клеточной активности в течение продолжительного посмертного отрезка времени».

Какими будут последствия экспериментов Сестана? Это главный вопрос, на который нет ответа. Сам ученый, по свидетельству Шаера из NYT, охотнее рассказывает о том, как он добился результатов, чем рассуждает о том, к чему они приведут. Теоретически, признает он, ничто не мешает кому-нибудь сделать собственный аппарат для перфузии мозга (технологии, на которых построена работа команды из Йеля, находятся в открытом доступе) и начать «оживлять» человеческий мозг. С помощью этого метода можно было бы тестировать лекарства, его можно было бы использовать в армии.

Сам Сестан утверждает, что не планирует и не видит возможности для испытаний на людях, – по его мнению, малейшая вероятность, что вместе с электрической активностью в мозг может вернуться сознание, полностью перекрывает дорогу таким экспериментам, они просто не могут быть оправданы. Но что, если какой-нибудь миллиардер найдет какого-нибудь ученого, считающего это хорошей идеей? В свое время власти многих стран ограничили исследования стволовых клеток с использованием человеческих эмбрионов, ведутся дискуссии о необходимости ограничений в сфере искусственного интеллекта и генетических исследований. В области «продления жизни» мозгу (неважно, животных или человека) никаких запретов пока нет.

Перевод Репаблик.ру   Медицинские новости

Делясь ссылкой на статьи и новости Похоронного Портала в соц. сетях, вы помогаете другим узнать нечто новое.
18+

Яндекс.Метрика