《科學怪人》真實上演 頭部移植手術或將成真

2020-12-14 環球網

【環球科技報導 記者 陳薇】據臺灣《科技新報》4月17日報導,曾看過《科學怪人》(Frankenstein)的小說或電影嗎?這由瑪麗•雪萊創造出西方世界裡最有名的怪物故事,講述的是一個瘋狂科學家從墳場中挖出屍塊,精挑細選之後拼成人型,再通過電擊讓它復活,就是希望能靠自己的力量打造出一個全然完美的新人類。

蘇聯科學家弗戴米科夫在1950年代進行數十例雙頭犬換頭實驗。

然而,這個念頭可能不只存在於奇幻小說,據英國《衛報》報導,一名義大利神經學家卡納韋羅(Sergio Canavero)宣布,他將在兩年內進行世界第一例完整的人體頭部移植,而且他也找到第一個願意接受這項實驗性手術的病人──30 歲俄羅斯電腦科學家史比利多諾夫(Valery Spiridonov)。史比利多諾夫罹患脊髓性肌肉萎縮症(Spinal Muscular Atrophy),這是一個體染色體隱性遺傳疾病,因先天基因缺陷導致脊髓前角運動神經細胞之衰亡與退化,進而肌肉逐漸無力、萎縮,而不幸的,史比利多諾夫屬於SMA 中最嚴重的第一型(Werdning-Hoffmann)患者,此族群平均壽命很少超過二十歲。

這位年輕科學家雖然幸運活過關卡,但他從小不良於行,隨著時間過去,現今健康狀況急遽遽惡化,兩年前他看到卡納韋羅關於移植人頭的研究後,便主動聯絡願意接受世界第一起交換頭部手術,在一來一往的信件往返後,卡納韋羅醫師即將於今年6月的美國馬裡蘭州神經學與整形外科學會(AANOS)周年大會上發布他的計劃。

瘋狂換頭術的歷史回顧

關於換頭術的奇想,在瘋狂的醫療圈子裡其實已存在100 年,早在 1908 年,美國著名的查爾斯(Charles Guthrie)醫師就曾嘗試把一隻小型狗的腦袋,接到另一隻大型犬的脖子上,創造出世界第一隻雙頭犬,但終究沒能成功。

1950 年,蘇聯科學家弗戴米科夫(Vladimir Demikhov)則進行數十例換頭術的實驗,終於有雙頭犬存活了下來,並且活了 29 天。

但以上的技術其實是保留宿主的頭顱,利用其血管供應分散給另一寄主,並不算真正的「交換頭顱」,直到 2000 年,美國神經外科醫生羅伯特懷特(Robert J. White)經過近三十年的反覆試驗,終於有初步成功,他將一隻猴子從頸椎切斷並儘可能保留大腦內的顱神經完好無缺,然後將頭移植到另一隻無頭猴子的身體,由新軀體的血液循環系統來重生,實驗證實這隻猴子醒來後,不但能眼睛盯著人類溜溜地轉,還能對指示有所反應,甚至摸自己的臉。但最終,因為免疫排斥反應,猴子於9天後死亡。

移植手術技術介紹

懷特醫生的實驗雖然不算真正成功,卻讓致力於移植手術的醫師群受到鼓舞,其中包含義大利「杜林先進神經調節組織(Turin Advanced Neuromodulation Group)」的卡納韋羅醫師,在他構想裡將手術命名為「天堂」(HEAVEN),意即「頭部接合冒險」(Head Anastomosis Venture)的英文縮寫。但以符合醫學正確性的說法,應稱為全身體移植(Full-Body Transplant),也就是把受贈者的頭縫到捐贈者的身體上。

美國神經外科醫生羅伯特懷特曾經將一隻猴子從頸椎切斷,然後移植到另一隻無頭猴子的身體。

這麼大膽的手術,單是客觀環境的條件就不簡單,它需要比一般手術室還要大上兩倍的空間,如此才能容許捐贈者及受試者的手術臺同時進行,此外這估計長達 36 小時的手術,也必須有技術一流的醫護團隊接力完成。

HEAVEN手術有幾個非常重要的步驟:首先必須將捐贈者及受贈者維持在低體溫約攝氏 10 度左右,以減少細胞的化學反應達到無氧生存的條件,並且維持生理機能和延長活性時效,來為醫師爭取手術時間。

等待兩位病人完全麻醉後 ,醫師使用極為鋒利而細緻的切割儀器先將肌肉及結締組織分離,並確實理出頸動脈、頸靜脈,並用微管將受贈與捐贈者的血管相連結,最後切除頸椎。整場手術最關鍵部分就在於確保切口幾近完美的乾淨利落,讓中樞神經系統及頸神經叢受到最少的破壞。

當兩具軀體皆將頭顱與軀幹分離之後,必須在最短的時間之內將受贈者的頭裝到捐贈者的身體上。首先,卡納韋羅醫師使用可做為細胞融合劑的聚乙二醇(Polyethylene Glycol),它會促使細胞膜上的脂肪糊掉,達成初級神經軸突的融合併且密封受創的神經元,就像是膠水功能可以黏合兩方的脊髓終端,根據研究顯示,待一周左右的時間,軸突會再生且神經修復。

假設神奇膠水並未達到超級吻合術,卡納韋羅醫師也有備案,他打算注入幹細胞或者嗅成鞘細胞(Olfactory Ensheathing Cells) 。嗅成鞘細胞具備神經營養作用可促使細胞分化,此外它也能把神經細胞的突起,從鼻腔黏膜一直引導到中樞神經系統的「嗅球」裡面,然後形成連接、傳導,讓損傷的中樞神經系統有再生的可能性。

一旦頸椎部分吻合後,其餘肌肉及血管、氣管則採用縫合方式來接合,並且術後病人將維持絕對靜止的固定法,來達到初級癒合的穩定度。

受贈者會昏迷數周,而在這段時間內神經元和灰質會重新建立起功能橋梁,但卡納韋羅醫師顯然不單純仰賴人體的自愈能力,他在術中亦植入電擊板,在神經接合處定期施予電刺激,目的就是為了加強融合及新生的能力。

換頭手術關鍵

按理論,患者醒來後應該能說話、移動並且觸摸自己的臉,但得要經過一年復健才能移動,但是否真正成功的兩項關鍵,決定於術後的人體免疫反應,以及脊柱神經的融合和復原。

現今器官移植後的病人,都必須長期甚至終身服用免疫抑制劑來預防排斥作用,且移植後初期也需使用多種抗生素、抗黴菌藥物來預防感染,但往往病人所需劑量太高,造成腎臟衰竭及癌症的高風險。 而脊柱神經的復原更直指這手術是否具備意義,一旦失敗,受贈者也許能存活,但依舊是頸椎以下癱瘓。

英國著名物理學家史蒂芬霍金患有肌萎縮性脊髓側索硬化症,此病會隨著歲月逐漸愈加嚴重,他現已全身癱瘓,不能發聲。

基於以上兩點醫界尚未達到突破性發展,大多數醫師對於卡納韋羅醫師的天堂手術,抱持懷疑態度,哥倫比亞大學醫學中心的克里斯多福(Christopher Winfree)醫師更直指另一個問題:此手術必定會切除迷走神經(Vagus nerves),而該神經掌控血壓、心跳和消化, 基本上就是負責讓人能保持活著的狀態,一旦切除,生命機能不可能延續,手術註定失敗。

為什麼需要移植?

儘管醫療界對技術層面是否能克服深感疑惑,但據卡納韋羅醫師所稱,依然有大量病人寄望能被施予換頭手術,並且不斷透過任何管道聯絡他。

「因為這是一項被世界需要的手術。」卡納韋羅醫師說。

這項技術若能被執行,那些腦部功能及智力正常但困在無用軀體的病患,如肌肉萎縮症、四肢癱瘓及器官衰竭,如名人史蒂芬霍金、超人克裡斯多福•李維,也許都能早一步藉由手術重生。

道德爭議

另一方面,HEAVEN 計劃甫一發布,就引起極大的道德爭議,雖然卡納韋羅醫師極具熱情與信心希望由換頭手術來造福癱瘓病人,然而,不少人士仍質疑這可能會變成一個追求永生的手段,一些特定人士會藉此達到長生不老,違反生命倫常。

此外,現實也相當殘酷,這手術預估將動用多達 150 名醫護,成本更高達750萬英鎊,這巨額開銷迫使卡納韋羅醫師靠寫書、發布構想來籌措經費,而且即便有富豪願意贊助此堪稱「醫療登月計劃」,各國法規也不見得允許他執行手術,然而,卡納韋羅醫師已抱定若歐洲、美國都不歡迎他,那將前往中國尋求認同,就是希望跨出延續生存的一大步。

醫學在追求器官替代性已走過很長一段路,自1905年法國醫生 Carrel 突破血管吻合技術瓶頸後,1953 年法國醫生 Michon 和 Hamburger 首次完成活體腎臟移植,一直到 1967 年南非 Barnard 完成第一例心臟移植手術,甚至於 2010 年西班牙完成世界首例全臉移植,可移植的範圍涵蓋臟器五官及皮膚眼角膜,那麼下一步終極夢幻目標,莫過於人腦或頭顱。

只是人稱萬物之靈,既然移植牽涉的是一個人的本質而非單純器官,那相關的規範跟涉及層面,自然複雜且需謹慎以對,否則可能像人工智慧一般,一不小心可能會對人類世界造成毀滅性影響。

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