最新脑切片玻璃化冷冻技术：“冷冻休眠”又近一步

简三月/编译

最新脑切片玻璃化冷冻技术能将小鼠大脑切片在-150℃环境中保存一周，且脑切片的电活动在升温后可恢复到接近正常水平。这一研究成果距离实现全脑冷冻复苏、太空环境中“冷冻休眠”又近了一步。

特殊防冻剂替换细胞水分子

低温保存活体组织的关键在于避免冰晶的形成，因为冰晶在形成过程中会撕裂细胞中的分子，甚至破坏血管等较大结构。随着组织中剩余液体的增加，冰晶还会造成进一步损害。

不过，一些昆虫及少数两栖类和爬行类动物，例如棕色树蛙，能够分泌有助于控制冰晶形成的天然防冻剂，可在零摄氏度以下环境中生存。

上世纪80年代，现任美国加利福尼亚州Intervene Immune公司首席科学官的格雷格·法希和当时在美国马里兰州低温生物学实验室工作的威廉·拉尔发现，通过添加特殊防冻剂可使哺乳动物细胞在冷冻后形成无定形固体，而非结晶，这一过程被称为“玻璃化”。这种方法是利用防冻剂取代细胞中的水分，此前传统生物学家通常很难相信可以用不同的极性溶剂替换组织中的大部分水分子。

2006年，法希及其同事提出，将大鼠大脑切片短暂冷却到-130℃后，大鼠大脑还能恢复活力。但德国埃尔朗根·纽伦堡大学的亚历山大·戈尔曼认为，有限测试结果并不能让神经科学家信服这些切片已经恢复了正常活动。

如今，法希团队又取得突破。他们首先试验了不同的防冻剂组合和不同的使用方法，以尽量减少不利影响，比如防冻剂在起效浓度下可能会导致细胞膨胀或萎缩。

随后，研究人员优化技术，用液氮将小鼠大脑的海马体切片冷却到-196℃，再将其保存在-150℃的冷冻箱中长达一周。升温后，团队对大脑切片进行了一系列测试，包括测量电活动，所有结果都与非冷冻保存的切片相似。

记忆能否恢复尚需更多验证

在长达一周的冷冻过程中，连接神经细胞的突触结构未受任何损伤。戈尔曼指出，基于小鼠大脑当前的恢复水平，理论上可以保留记忆功能，但仍需实验验证。他还提到，冷冻器官近期也有技术新进展:继4年前成功复苏经玻璃化处理的大鼠心脏后，科学家又分别在复苏大鼠肝脏和肾脏实验中获得成功。

现有成果证实了冷冻保存啮齿类动物脑切片的可行性，这使得戈尔曼对全脑乃至整个啮齿动物机体的冷冻保存持乐观态度，“相信人体冷冻保存同样具有实现的可能”。不过，戈尔曼指出，即便成功复苏冷冻保存的健康大脑，也不等同于能实现逝者复活，因为临床死亡会伴随其他不可逆的生理损伤。

英国伯明翰大学的若昂·佩德罗·德·马加尔海斯认为，这项研究突破了脑冷冻保存技术的研究边界，但在冷冻保存包括大脑在内的人体器官之前，还需进行更多研究。

美国纽约州立宾汉姆顿大学的约翰·鲍斯特教授指出，当前结论需经独立性检验，他还不相信该技术可应用于整个大脑，“脑切片研究和实现完整器官的玻璃化冷冻与长期功能恢复是两码事”。

即便如此，能够储存和“复活”切片本身就是一种非常有用的工具，因为很多器官的切片通常只能存活10个小时左右。例如，手术中获取的人脑活体组织样本，如果能通过冷冻实现储存和运输，将大大增加利用它们研究大脑状况和测试治疗方法的机会。

法希认为，脑切片玻璃化冷冻技术有助于不同实验室之间共享宝贵材料，也能保存珍贵脑样本以供日后研究。

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