視障新知

老衰不可逆,未來可能顛覆?仿生學與人造器官的發展

謝爾蓋.楊/銀天下

撰文時間:2023/6/12
  利用機械裝置來替換或支撐天生的身體部位不是什麼新鮮事。你可能認識某些做過髖關節替換手術、接受過洗腎,甚至戴過義肢的人。但是,雖然這些成果很了不起,但當我們進入「長壽的近程展望」階段時,用機器來增強人類能力的探險將跨入真正令人驚嘆的領域。比起與生俱來的器官,人造器官將能承受更大的力量,更久的使用時間。2.0版人體的替換零件不只更耐用,而且可能具有天生器官所沒有的功能。
  
  仿生人造器官可能嗎?醫學科技奇蹟開拓可能
  想像你的心臟和肺臟嵌有許多感應器,能告訴你關於全身心血管和呼吸功能、體內溫度和血液含量的生物回饋訊息。你會知道什麼時候被感染了,什麼時候缺少關鍵營養素和維生素,甚至什麼時候外部空氣污染太嚴重了,應該戴口罩。
  
  想像一下,如果有腎臟和肝臟,不但可以吸收營養和處理有毒物質,還能追蹤你的飲食習慣,提供維持健康的秘訣。想像一下,不但永遠不必體驗視力和聽力下降,而且必要時,還能放大數百英尺外的路標,或聽到隔壁房間一根針掉在地上的聲音。你甚至可以用先進的臉部辨識技術掃描擁擠的房間,找到你的朋友。你能想像這對視障者代表著什麼嗎?他們將可以透過能感應熱量和距離的照相機、雷射雷達(lidar)、自動導航系統和其他從自駕車產業學來的技術,悠遊這個世界,甚至遠超過今天的你我對這個世界的了解。
  
  如果上述情境聽起來太過科幻、似乎不可能實現,請看看今日已經存在的事實。加州公司第二視力(Second Sight) 的仿生眼睛能讓完全喪失視力的人恢復原始的黑白視力。在患者的視網膜上附上很小的微電極陣列,將其與特殊的攝影機眼鏡和電腦處理器配對,第二視力的裝置就能透過視神經發送電流信號,讓接受增強治療者恢復80% 的基礎視力。
  
  但目前研究人員正在開發志向更遠大的解決方案--直接發送這些信號到大腦的視覺皮層,這就是西班牙研究人員愛德華多.費南達茲(Eduardo Fernandez) 博士為完全失明十六年的伯恩娜迪塔.戈梅茲(Bernardeta Gomez) 進行的治療。戈梅茲的視神經嚴重受損,讓她完全沒辦法恢復視力。費南達茲及其團隊在戈梅茲的大腦中置入了微小的電子植入物,可以像第二視力的解決方案一樣傳遞電流信號。通過這個電子植入物,伯恩娜迪塔.戈梅茲如今可以辨識天花板上的燈、門口、印刷品上的形狀和字母,以及人物輪廓等,甚至能玩簡單的影片遊戲來測試電子植入物的效果。
  
  人工耳蝸恢復聽力,全球觀看影片超過3400萬次
  接下來是聽力方面的進展。如果你還沒看過人們生平首次開啟現代人工耳蝸的影片,或許你可以先放下這本書,享受一下扣人心弦的片刻。莎拉.楚門(Sarah Churman) 就是個例子,她在YouTube 上的人工耳蝸啟動影片已被觀看近3200 萬次。
  (編注:莎拉.楚門(Sarah Churman) 啟動人工耳蝸、恢復聽力的影片,最新瀏覽次數已達3447萬次。)
  
  二十九歲的莎拉擁有美好的生活、豐富的經歷、成功的事業、充滿愛的婚姻,以及兩個孩子,卻缺少某種東西--她生下來就幾乎全聾,從來沒有聽到過自己的聲音,更不用說孩子的聲音。後來,莎拉.楚門接受了在兩隻耳朵裡植入電子耳蝸裝置的手術,把電極陣列直接連接到內耳的聽覺神經上,電極接收來自外部麥克風的信號後,會將其轉發到大腦。這些現代耳蝸植入裝置非常有效:從開啟的那一刻起,莎拉的聽力就恢復了。這是「我等了一輩子的奇蹟」,她說。
  
  那仿生手臂呢?約翰霍普金斯大學應用物理實驗室正在開發一種義肢,標準長度的「終結者手臂」,有二十六個關節,其中十七個可以獨立移動。由美國國防高等研究計劃署(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA) 贊助,這種先進的新型義肢的首批用戶之一是強尼.馬塞尼(Johnny Matheny),他在2005 年因為癌症失去手臂,在2017 年首次安裝新義肢之後,馬賽尼能用非常接近自然手臂運作的方式擁有某種程度的力量,觸及一定程度的範圍,他可以拿東西、搬東西、做飯、開車,甚至彈鋼琴。「這不是義肢,這已經是我的手臂,」馬賽尼聲稱。
  
  然而,像強尼.馬賽尼身上這樣的義肢,特別令人讚嘆的不是它們能做什麼,而是它們如何被操控。配戴者只要想著他或她希望義肢怎麼移動,神經信號就會自己執行運動。在不久的將來,這些義肢將不僅能把肌肉的電流信號從大腦中傳遞到指尖,還會收集關於觸摸、質地、溫度、壓力、濕度和其他感官的數據,把電流信號直接傳回大腦。
  
  未來人工腎臟、人工心臟是否可能?
  研究人員甚至快要開發出仿生腎臟了。洗腎機是種「人工腎」,但體積既大又笨重,需要大量的水來淨化患者的血液。現在,世界各地的團隊爭先恐後地推出許多小巧輕便的裝置,這些裝置能透過矽膜、過濾溶液甚至光等媒介除去血液中的毒素。加州大學舊金山分校和范德比爾特大學(Venderbilt University) 的團隊之間的一項合作,已經快要成功開發出真正的、可植入的人工腎臟,能直接連到人體內的動脈。在豬身上的早期實驗已經成功了。
  
  最後是心臟。從1940 年代以來,各種形式的人工心臟已經出現,不過1982年賈維克心臟的首次臨床使用,為人類的人工心臟立下了里程碑。如今,新一代的賈維克心被稱為「全人工心臟」(Total Artificial Heart),由亞利桑那州圖森市(Tuscon) 的同步心臟公司(Syncardia) 製造和銷售。雖然人工心臟僅供危急病患在等待新的捐贈心臟的「過渡期」使用,但實際上這個等待期間可能相當漫長--有時候長達幾年--因此人工心臟必須能夠支撐夠久的時間。
  
  二十五歲的史坦.拉金(Stan Larkin) 就遇到這種狀況。這位年輕人和他哥哥患有先天性心臟病,承擔著在無前兆預警下心臟突然全面衰竭的嚴重風險。史坦的哥哥多明尼克(Dominique) 獲贈了新的心臟,但史坦仍在候補名單中。「我們想為他們進行心臟移植,但我們認為時間不夠,」拉金兄弟的心臟外科醫生、密西根大學的強納森.哈夫特(Johnathan Haft)博士說。「因為他們生理構造上的特殊情況,其他技術就是無法發揮作用。」
  
  哈夫特博士及其團隊決定不讓史坦擔負心臟全面衰竭的風險,他們移除了他生病的心臟,在該位置安裝了同步心臟設備,讓史坦在能夠接受移植手術前能暫時活著。他必須一直背著重達6公斤(13.5 磅) 的背包,由電池供電的背包會把空氣壓縮進史坦胸腔內裝著的突出管子裡,讓他的人造心臟維持跳動,讓史坦活下去。但幾個星期延長為幾個月,月又延長為年。
  
  當史坦終於得到新的人類心臟時,他已經用全人工心臟生活了555天。不過,這位勇敢的人不只是活著,他還過著相當正常的生活,甚至繼續打他最喜歡的籃球--背著背包、帶著人造心臟等裝置。
  
  異體共生能否讓人類逆轉老化和延長壽命?
  雖然有些關於再生醫學的想法很「天馬行空」,但它們還不算最怪異的。如果你是HBO 電視劇《矽谷》(Silicon Valley)的劇迷,可能還記得2017 年某一集裡,億萬富翁蓋文.貝爾森(Gavin Belson) 當場在商業簡報會議中接受了一位身材魁梧的年輕人輸血給他,這是對異質異體共生技術(heterochronicparabiosis,一般又稱為輸入「年輕血液」) 的小嘲諷。如同理論所說,定期輸入來自年輕健康人們的血液,能減少發炎、增生幹細胞、減少與阿茲海默症有關的類澱粉蛋白斑塊以及預防癌症和心臟病,對老年人有好處。
  
  在過去幾年,這種療法在富有的商人( 或所謂的「矽谷吸血鬼」) 之間非常流行。他們從像安布羅斯(Ambrosia) 這樣的新創公司用八千美元買一公升年輕血液,或用一千兩百美元的優惠價買兩公升。如果你以為「異體共生」(parabiosis) 這個想法是科技界最優秀和最聰明的人最近的新發明,那你就錯了。
  
  這個想法可以追溯到1800 年代中期,當時研究人員在醫學實驗中聚集一群老鼠,想了解動物是否能夠共用一個循環系統。
  
  研究人員發現,輸血能把捐贈者的某些健康特性傳送到接受者身上。最近的研究發現,輸入年輕老鼠血液的年長老鼠,在大腦突觸、肌肉、幹細胞、發炎和其他組織和器官的形成上,都出現明顯的再生效果。而且,對我們關心的長壽這件事來說,最重要的一點或許是,研究顯示與對照組的老鼠相比,輸入年輕老鼠血液的實驗組年長老鼠的壽命多了四到五個月--就老鼠的平均壽命而言,這是很長一段時間。
  
  那麼,異體共生能不能讓人類恢復健康、逆轉老化和延長壽命?安布羅斯公司自行進行的研究聲稱,接受異體共生療法的成年人,癌胚抗原(carcinoembryonic antigens,胚胎組織裡的一種蛋白質,含量高代表可能罹癌) 減少了20%,血液膽固醇含量減少了10%,類澱粉蛋白斑塊減少了20%。安布羅斯公司執行長傑西.卡梅金(Jesse Karmazin) 博士在接受《新科學家》(New Scientist) 採訪時說:「我不想用靈丹妙藥這個詞,但某些與青少年有關的東西的確值得深入研究,年輕的血液似乎存在某種能逆轉老化的成分。」
  
  美國食品藥物管理局有不同的看法,該局在2019 年發表了關於異體共生風險的聲明,並在當年年底要求安布羅斯公司停止營業。該公司的研究因為沒有使用控制組而飽受批評,直到今天,安布羅斯公司也沒有公布控制組的結果。歸根究柢,年輕血液裡的優質蛋白質和荷爾蒙可能有助於再生、逆齡和延長壽命,但尚未得到證實。目前,像萬能溶劑(Alkahest) 和艾雷維昂(Elevian) 這樣的新創公司,正致力於用科學的方法在年輕血液中分離出能延長壽命的特定因素,以找出運用此優勢的新療程和做法。(責任編輯:王美珍、童玉羽)
  
  (本文摘自謝爾蓋•楊著,《越活越年輕:長壽與逆齡的科學與科技》,閱樂國際文化出版)
摘錄:身體的老衰不可逆,是否會因未來仿生學與人造器官的發展,顛覆人類壽命的想像?
本文出處:銀天下(參考網址)
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