머리가 정말 이식될 수 있나요?

2015년 2월, 이탈리아 토리노 출신의 신경과학자 세르지오 카나베로(Sergio Canavero)는 인간 머리 이식의 가장 큰 걸림돌은 척수 융합과 면역거부반응이며, 현재의 의료기술로는 완전히 극복할 수 있다고 발표했다. 앞으로 2년 안에 세계 최초로 인간 머리 이식을 시행할 계획이다.

환상적인 인간 머리 이식 계획

이미 2013년 초에 신경과학자인 그는 자신의 계획을 공개적으로 발표했는데, 이는 인도에서 발행된 기술 요약인 Surgical Neurology International의 최근 출판물과 관련이 있습니다. 인간 머리 이식에 대한 그의 계획과 단계는 주로 다음을 포함하여 큰 진전을 이루지 못했습니다.

일반적인 장기 이식과 달리 수혜자(뇌가 건강하고 호킹과 같은 심각한 신체 질환을 앓고 있는) "ALS 환자" 또는 하반신 마비가 심한 환자 등)와 기증자(신체적으로 건강한 뇌사자)는 생리학적 관점에서 둘 다 살아 있어야 합니다.

두 사람은 같은 수술실에 배치됐고, 둘 다 깊은 저체온증(인체의 심부 체온이 12~15℃로 떨어졌다)과 마취 상태에서 목이 잘려나갔다. 목의 혈관과 근육을 조심스럽게 해부하고, 척수는 유난히 날카로운 칼로 깔끔하게 잘라야 합니다.

그런 다음 수혜자의 머리와 기증자의 신체의 목 부분을 함께 배치하고 부러진 경추 끝 부분을 고정하고 혈관과 근육을 문합합니다. 중요한 척수의 깔끔한 두 부분을 직접 정렬하고 폴리에틸렌 글리콜이라는 막 융합제를 주입한 다음 필요에 따라 이 "생체 접착제"를 주입합니다. 이 방법을 척수 융합이라고 합니다.

두 사람의 참수부터 머리 교체 성공까지의 시간을 1시간 이내로 조절해 수혜자의 뇌에 허혈과 저산소증이 일어나는 시간을 최소화하고, 기증자의 몸.

앞으로 3~4주 안에 머리와 몸이 재건된 '신인'은 혼수상태에 빠져 움직임을 막고 목이 낫기를 기다릴 예정이다. 척수는 이식된 전극을 통해 정기적으로 전기 자극을 받으며, 이는 신경 재생 및 연결을 촉진한다고 합니다.

카나베로는 이 새로운 생명이 깨어나면 머리와 얼굴의 감각과 움직임이 회복되고, 목소리도 예전과 같을 것으로 기대하고 있다. 1년 동안 물리 치료를 받은 후, 새로운 남자는 다시 걸을 수 있게 될 것입니다.

머리 이식의 역사

머리 이식은 새로운 주제가 아닙니다. 1954년 초 구 소련 과학자 블라디미르 데미호프(Vladimir Demikhov)는 강아지의 머리, 앞다리, 가슴 일부를 이식했습니다. 대형견의 목 뒤쪽으로 가서 '성공적으로' '머리가 둘 달린 개'를 만듭니다. 두 개 머리 모두 독립적으로 보고 움직일 수 있습니다.

총 24번의 실험에서 머리가 둘 달린 개는 각각 2~6일 동안 생존했다.

소련의 형만이 이를 따르던 시대에 우리나라 의료계는 당연히 뒤처지지 않으려고 쌍두개 제조실험을 따랐다. 그 중 하얼빈 의과대학 자오시지에(趙十節)는 1956년 머리가 둘 달린 개를 5일 4시간 동안 생존해 국내 최고 기록을 세웠으며, 전형적인 '야망과 결단'의 정신으로 과학의 정점에 올랐다. 하얼빈 의과대학 제2부속병원의 실험개 머리 1960년 "흑룡강 의학" 잡지 2호에 "이식 성공"이라는 제목이 게재되었습니다.

1965년 미국 과학자 로버트 화이트(Robert White)는 한 개의 머리를 다른 개의 목에 이식하여 이중 뇌를 가진 개를 만들었습니다.

1970년 화이트는 원숭이 머리를 머리가 없는 다른 신체에 이식하는 세계 최초의 '진짜' 머리 이식에 성공했습니다. 수술 후 원숭이의 머리 감각과 움직임은 회복되었고 실험자의 손을 거의 물릴 뻔했지만 몸의 감각과 움직임은 전혀 없었으며 9일 동안 인공호흡기에만 의존하여 생명을 유지했고 결국 사망했습니다. 거절의.

사실 위 실험들 중 어느 것도 이식된 머리에 수혜자의 신체로 일시적으로 생명유지를 제공할 뿐, 척수신경 이식이나 기능적 재건을 수반하지 않기 때문에 진정한 머리 이식이라고 볼 수는 없습니다. , 이식된 머리와 신체 사이의 신경 연결을 확립하는 것은 물론, 신경 기능적 연결을 복원하는 것도 불가능합니다.

카나베로 계획이 환상적이라고 말하는 이유는 무엇인가?

현대 수술 기술의 발달로 척추 융합 및 고정, 혈관 및 근육은 오랫동안 전통적이고 성숙한 기술이 되어 왔습니다. 인간 머리 이식의 핵심 문제는 머리 사이의 신경 연결과 기능을 재구성하는 데 있습니다. 수혜자와 기증자.

Canavero 계획은 이 중요한 문제를 경시함으로써 이를 방지합니다. 그의 계획에 나오는 소위 척수 융합이란 단순히 날카로운 칼날로 척수를 깔끔하게 잘라낸 후, 단순히 수혜자와 기증자의 척수 부분을 합치고, 막 융합제인 소위 폴리에틸렌 글리콜을 사용하려는 것입니다. . 결속. 1년 안에 걷기가 재개될 수 있다고 '예측'하는 것은 비현실적이다.

이에 대해 면접관이 질문하자 카나베로는 대신 폴리에틸렌글리콜 척수 융합액이 불가능할 경우 신경줄기세포나 후각피막줄기세포를 국소적으로 주사해 재생을 촉진하는 방법을 시도해 볼 수 있다고 말했다. 및 신경 축삭의 기능적 재구성.

카나베로 자신도 자신의 '자신감 있는' 계획이 신빙성이 없음을 인정한 것으로 볼 수 있다.

머리 이식, 신체 이식, 아니면 뇌-신체 재건?

사실 일반 장기이식과 달리 수술이 성공했다고 가정하면, 새로운 사람의 자기인식은 마음의 기여자에게 속하고, 그러면 마음의 기여자는 수혜자가 된다. 신체는 생명 유지를 제공하는 기증자만이 될 수 있습니다. 따라서 이 수술을 머리이식이라고 하기에는 좀 더 엄밀하게 말하면 신체이식, 뇌-신체재건술이라고 불러야 할 것 같습니다.

현재 인간 머리 이식이 불가능하다고 말하는 이유는 무엇인가?

어떤 이름으로 부르든 현재 일반 장기 이식의 기준에 따르면 이른바 성공은 반드시 이루어져야 한다. 생존과 기능의 두 가지 측면을 포함합니다. 예를 들어 지난해 노르웨이는 이식된 자궁이 성공적으로 임신해 첫 번째 자궁이식 아기를 출산했기 때문에 세계 최초 자궁이식에 성공했다고 발표했다.

머리 이식의 핵심은 척추 신경의 구조와 기능을 재구성하고, 뇌 자체의 기능을 회복하며, 새로운 신체를 조절하고 조절하는 것입니다. 장기적으로 달성하기 어려울 것입니다.

뇌 기능

신경계는 중추신경계(뇌와 척수)와 말초신경계의 두 부분으로 나뉩니다.

뇌 기능은 대략 1) 자기 인식, 인지, 기억, 성격 표현 등을 포함한 대뇌 신피질의 고급 기능을 포함할 수 있습니다. 이러한 기능은 뇌 조직만으로 달성할 수 있습니다. 2) 지각기능 : 시각, 청각, 피부촉각, 통증과 온도, 뼈와 관절 근육의 고유감각과 위치감각, 내장의 늘어나는 통증 등 구심성 신경을 통해 신체로부터 다양한 감각 신호를 받아들이는 기능. 이는 말초 구심성 신경에 의존함 그리고 두뇌 사이의 연결. 3) 운동 기능을 제어하려면 뇌 신호가 원심성 신경을 통해 신체의 집행 조직 및 기관으로 전달되어야 합니다. 4) 내장기관에는 주로 위의 구심성 신경과 원심성 신경에 있는 자율신경섬유를 통한 내분비기관 기능의 조절과 신경내분비 기전이 포함된다.

즉, 뇌의 고급 기능 외에도 뇌와 말초신경계의 연결을 통해 여러 가지 다른 기능이 완성되어야 하고, 신체와 관련된 부분이 이를 통과해야 한다. 척수는 "다리" 역할을 합니다.

척수

척수는 뇌와 신체의 말초신경계를 연결하는 신경조직으로 회백질이라 불리는 부분이 일부 중계뉴런이고, 백질은 지각, 운동 및 내장 조절 기능에 해당하는 과정으로 구성된 신경 섬유는 각각 상행 구심성 신경 및 하행 원심성 신경입니다.

신경 기능은 일반적으로 고도로 분화되어 있으며 매우 정확합니다. 예를 들어 두 개의 바늘을 병치하여 피부를 자극하면 자극 강도가 유해한 수준에 도달하면 통증이 발생합니다. 느껴질 것입니다. 이들은 다양한 수용체에 의해 감지되고 복잡한 릴레이를 통해 다양한 신경 구심성 섬유를 따라 전기 신호로 인코딩되어 최종적으로 뇌로 전달됩니다. 뇌 분석 및 합성 후 위치, 성격 및 강도와 같은 감각 판단이 생성됩니다.

따라서 신경섬유는 유선통신을 위한 광케이블과도 같다. 그 수가 많고 각각 정확하게 전달되기 때문에 척수, 특히 경추는 모두 마찬가지다. 국내 통신용 광케이블은 좁은 통로에 집중되어 있습니다.

카나베로 계획의 소위 척수 융합 계획은 광케이블을 절단한 다음 부러진 두 끝을 모아 화학적 접착제로 접착하는 것과 같습니다. 정확하고 정확한 신호 전송은 물론이고 통신 링크도 가능합니다.

신경 재생

신경섬유와 광섬유의 차이점은 광섬유가 절단되더라도 양 끝의 연결이 끊어져도 구조가 파괴되지 않는다는 점이다. .

신경섬유는 뉴런의 축삭으로 구성된 활성 세포 부분입니다. 일단 절단되면 원위 축삭은 분해됩니다. 근위 축삭은 일정한 재생 능력을 가지고 있지만 조직 측면에서는 열등합니다. , 이 능력은 매우 약하고 성장도 느립니다.

더 중요한 것은 근위부의 재생된 축삭이 원위부와 올바르게 연결되어 성장해야 하며 정상적인 기능이 복원되기 전에 완전히 복구되어야 한다는 것입니다.

안타깝게도 신경축삭의 재생에는 탐색 메커니즘이 부족하여 완전한 재생과 올바른 도킹이 거의 불가능합니다. 또한, 국소적인 흉터가 형성되어 그렇지 않으면 어려울 수 있는 신경 재생을 방해할 수도 있습니다.

한 번 신경이 손상되면 미세수술을 이용해 신경 문합을 한다고 해도 대개 신경 기능을 재건하기 어렵고, 적어도 완전히 재건하는 것은 불가능하다.

더 끔찍한 것은 뉴런과 그 과정 외에도 신경 조직의 세포 중 90%가 영양을 지원하는 신경교 세포와 중추 신경 조직의 신경교 세포가 다르다는 것입니다. 전자는 슈반세포(Schwann cell)라는 세포의 일종으로 신경 형성의 원료인 미엘린을 생성하는 기능만 하고 축삭 재생을 억제하는 물질은 생성하지 않는다.

반대로, 중추신경계에는 희돌기아교세포와 성상교세포라는 두 가지 유형의 신경교세포가 있는데, 둘 다 축색돌기 재생을 억제하는 화학적 인자를 생성합니다. 본질적으로 재생 능력이 부족합니다(완전하지는 않지만).

중추신경계의 축삭 재생을 억제하는 것은 생명의 논리에 부합한다. 재생이 활성화되면 중추신경계가 손상되면 잡초처럼 재생되는 신경 연결이 필연적으로 발생하게 된다. 인체 본부 내의 "혼돈"에.

척수는 중추신경계에 속하며, 머리 이식 후 절단된 척수 말단의 신경 재건은 주로 신경섬유, 즉 축삭의 이식과 재생에 관한 것입니다.

Canavero 프로토콜에서 척수 융합 및 기능적 재건을 달성하기 위해 폴리에틸렌 글리콜의 국소 사용에만 의존하는 것은 실현 가능하지 않습니다.

줄기세포 기술

카나베로는 척수 융합에 대한 의문이 제기되자 당혹감을 해소하기 위해 줄기세포 기술로 눈을 돌렸습니다. 그렇다면 줄기세포 기술이 척수의 구조와 기능을 재구성하는 데 도움이 될 수 있습니까?

현재까지 참고할 수 있는 동물실험 데이터는 극히 적다. 2014년 캘리포니아 대학교 의과대학의 Neuron 저널에 보고된 실험에서는 86세 남성의 피부 세포에서 유도 및 형질전환된 신경줄기세포를 3개월 후 척수가 절단된 쥐에게 주입했습니다. , 이식된 부위의 손상이 발견되었습니다. 다수의 성숙한 뉴런이 재생되고 있으며, 그 축삭은 심지어 뇌까지 확장되어 장거리로 성장합니다. 축삭은 손상된 조직을 관통하여 쥐의 뉴런과 연결되었습니다. 마찬가지로, 쥐의 뉴런 축삭은 이식편에 침투하여 세포와 수많은 연결을 형성했지만 기능적 회복은 발견되지 않았습니다. 즉, 척수신경 재생에 도움을 줄 수 있는 잠재력 있는 기술이지만 동물실험의 예비 결과일 뿐 기능적 재건의 징후는 발견되지 않았다.

따라서 인간에게 적용할 수 있는 성숙하고 실현 가능한 기술은 아니지만, 완전히 절단된 척수를 이식한 머리 이식처럼 뉴런의 줄기세포 재생이 근위부와 근위부 두부 이식과 동시에 확립되어야 한다. 원위 신경 섬유는 올바른 연결 연결 없이는 완전한 신경 기능 재구성을 달성하기 어렵습니다.

그러나 이 방법은 결국 신경 재생을 달성해 척수 기능 재건에 대한 희망을 가져왔다.

기타 문제

윤리적 문제: 인간의 머리 이식은 필연적으로 전례 없는 윤리적 문제에 직면하게 됩니다. 수술 과정의 첫 번째 단계는 기증자와 수혜자 모두입니다. 사실, 살아있는 두 사람의 목을 동시에 베는 것입니다. 이 수술만으로는 승인되고 받아들여지기 어렵습니다. 수술이 실패하면 수술을 수행한 사람도 고의적 살인죄로 형사 고발될 것입니다.

거부 문제: 인간 머리 이식의 수혜자와 기증자는 거부를 방지하기 위해 일반 장기 이식과 같이 세척 및 기타 전처리를 받는 것이 불가능하며, 거부 억제 약물에만 의존할 수 있어 어렵습니다. 원하는 효과를 얻으십시오.

심부저체온소생술의 문제점: 현재 냉동된 머리와 뇌조직을 '해동'해 부활시킨 사례는 없다. , 인간의 저체온 소생술의 효율성은 매우 낮습니다. 12~15℃에 달하는 더 낮은 심부체온증도 회복의 희망은 크지 않다.

요컨대, 척수가 완전히 절단된 후에는 절단된 끝부분을 서로 이어붙여 완전한 신경 구조와 기능적 연결을 확립하는 것은 가까운 미래에는 불가능합니다.

전망

카나베로의 인간 머리 이식 계획이 실현 불가능하다고 해서 인간 동종 이식 머리와 신체 재건이 완전히 절망했다는 뜻은 아니다. 우리 나라 하얼빈 의과대학 제1부속병원의 Ren Xiaoping 박사는 몇 가지 유용한 아이디어에 대해 외국 강사들과 협력했습니다. 예를 들어, 인간의 기본적인 생명 기능을 유지하는 뇌간을 보존하는 머리 및 신체 재건 수술은 적어도 신체의 생존 가능성을 크게 향상시킵니다. 물론 수술 자체가 뇌이식 수술로 진화한 것은 대뇌피질과 하뇌부 사이의 신경 구조와 기능을 재구성하는 문제가 여전히 극복하기 어려운 문제이기 때문이다.