科學怪人真實上演,頭部移植手術將成真?

作者 | 發布日期 2015 年 04 月 16 日 16:52 | 分類 醫療科技 follow us in feedly
head transplant-1

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,再透過電擊讓它復活,就是希望能靠自己的力量打造出一個全然完美的新人類。



然而,這個念頭可能不只存在於奇幻小說,據英國媒體《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 歲俄國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,簡稱 SMA),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,現今健康狀況已急遽惡化,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六月的美國馬里蘭州神經學與整形外科學會 (AANOS) 周年大會上發表他的計畫。

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。

Kopftransplantation durch Physiologen Demichow

▲ 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。(圖片來源:"Bundesarchiv Bild 183-61478-0004, Kopftransplantation durch Physiologen Demichow" by Bundesarchiv, Bild 183-61478-0004 / Weiß, Günter / CC-BY-SA. Licensed under CC BY-SA 3.0 de via Wikimedia Commons.)

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盡可能保留大腦內的顱神經完好無缺,然後將頭移植到另一只無頭猴子的身體,藉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,猴子於九天後死亡。

head transplant

▲ 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,然後移植到另一只無頭猴子的身體。(圖片來源:擷取自每日郵報

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。

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台同時進行,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俐落,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並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,從鼻腔粘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樑,但卡納韋羅醫師顯然不單純仰賴人體的自癒能力,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 1 年復健才能行動,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。

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托弗(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,手術注定失敗。

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、超人克里斯多福‧李維,也許都能早一步藉由手術重生。

達志影像Stephen Hawking

▲ 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。(圖片來源:《達志影像》)

道德爭議

另一方面,HEAVEN 計畫甫一發表,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藉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(約新台幣 3 億 5,295 萬元),這巨額開銷迫使卡納韋羅醫師靠寫書、發表構想來籌措經費,而且即便有富豪願意贊助此堪稱「醫療登月計畫」,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。

發表迴響