پیوند سر، و چالش‌های ان

تصویر: عکسی از دکتر سرجیو کاناورو و سر والری اسپیریدونوف (منبع: skeeze)
 

چالش های پزشکی

سه چالش فنی اصلی برای این پیوند وجود دارد. مانند هر پیوند عضو، مدیریت پاسخ ایمنی برای جلوگیری از رد پیوند ضروری است. همچنین، مغز برای تأمین اکسیژن و مواد مغذی و حذف مواد زائد به شدت به جریان مداوم خون وابسته است و آسیب به سرعت در دمای معمولی هنگامی که جریان خون قطع می شود، ایجاد می شود. در نهایت، مدیریت سیستم عصبی در بدن و سر، از چند جهت ضروری است. سیستم عصبی خودمختار عملکردهای اساسی مانند تنفس و ضربان قلب را کنترل می کند و تا حد زیادی توسط ساقه مغز کنترل می شود.

اگر سر بدن گیرنده برداشته شود، دیگر نمی تواند کار کند. علاوه بر این، هر عصبی که از طریق طناب نخاعی از سر خارج می‌شود، باید به عصب مربوطه در طناب نخاعی بدن گیرنده متصل شود تا مغز بتواند حرکت را کنترل کند و اطلاعات حسی را دریافت کند. در نهایت، خطر درد سیستماتیک نوروپاتیک بالا است و تا سال 2017 تا حد زیادی در تحقیقات مورد توجه قرار نگرفته بود.
 
از میان این چالش‌ها، رسیدگی به تأمین خون و رد پیوند در حوزه پزشکی پیوند به طور کلی مورد توجه قرار گرفته است، و پیوند چندین نوع اندام را نسبتاً معمولی می‌سازد؛  اما از سال 2017 در زمینه‌هایی به عمومیت پیوند کبد، حدود یک چهارم از اندام ها در سال اول رد می شوند و مرگ و میر کلی هنوز بسیار بیشتر از جمعیت عمومی است. چالش پیوند سیستم عصبی تا سال 2017 در مراحل اولیه تحقیقات باقی ماند.
 

تاریخچه

 
تصویر: پیوند سر سگ در جمهوری دموکراتیک آلمان توسط ولادیمیر دمیخوف در 13 ژانویه 1959 انجام شد.
 
الکسیس کارل یک جراح فرانسوی بود که روش های جراحی بهبود یافته ای را برای اتصال رگ های خونی در زمینه پیوند اعضا ایجاد کرده بود. در سال 1908 او با چارلز کلود گاتری آمریکایی همکاری کرد تا سر یک سگ را به سگ دوم دست نخورده پیوند بزند. سر پیوند شده در اوایل برخی از رفلکس ها را نشان داد، اما به سرعت بدتر شد و حیوان پس از چند ساعت کشته شد. کار کارل در پیوند اعضا بعداً جایزه نوبل را دریافت کرد. احتمالاً گاتری به دلیل این کار بحث برانگیز در مورد پیوند سر کنار گذاشته شد.
 
در سال 1954، ولادیمیر دمیخوف، جراح شوروی که کارهای مهمی برای بهبود جراحی بای پس عروق کرونر انجام داده بود، آزمایشی را انجام داد که در آن سر و قسمت بالایی بدن سگی از جمله پاهای جلویی را به سگ دیگری پیوند زد.

تلاش بر روی چگونگی تأمین خون به سر اهداکننده و قسمت بالایی بدن و نه بر پیوند سیستم عصبی متمرکز بود. سگ ها به طور کلی چند روز زنده ماندند. یکی 29 روز زنده ماند. اعضای بدن پیوند شده قادر به حرکت و واکنش به محرک بودند. حیوانات به دلیل رد پیوند مردند.
 
در دهه‌های 1950 و 1960، داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی و تکنیک‌های پیوند اعضا توسعه یافتند که در نهایت پیوند کلیه، کبد و سایر اندام‌ها را به روش‌های پزشکی استاندارد تبدیل کردند.
 
در سال 1965، رابرت جی وایت مجموعه‌ای از آزمایش‌ها را انجام داد که در آنها تلاش کرد تنها سیستم عروقی مغز سگ‌های جدا شده را به سگ‌های موجود پیوند بزند تا نحوه مدیریت این چالش را بیاموزد. او فعالیت مغز را با نوار مغزی کنترل کرد و متابولیسم را نیز زیر نظر گرفت و نشان داد که می‌تواند با اجتناب از هرگونه وقفه در جریان خون، سطح بالایی از فعالیت مغز و متابولیسم را حفظ کند.

این حیوانات بین 6 ساعت تا 2 روز زنده ماندند. در سال 1970، او چهار آزمایش انجام داد که در آنها سر یک میمون را جدا کرد و رگ های خونی سر میمون دیگری را به آن متصل کرد. او تلاشی برای اتصال سیستم های عصبی نداشت. وایت از هیپوترمی عمیق برای محافظت از مغز در مواقعی که در طول عمل از خون جدا می شد استفاده کرد. اجساد گیرنده باید با تهویه مکانیکی و داروهایی برای تحریک قلب زنده نگه داشته شوند.

سرهای پیوند شده قادر به عملکرد بودند - چشم ها اجسام متحرک را دنبال می کردند و می توانستند بجوند و ببلعند. مشکلاتی در پیوند رگ‌های خونی وجود داشت که منجر به تشکیل لخته‌های خونی شد و وایت از دوزهای بالایی از داروهای سرکوب‌کننده سیستم ایمنی استفاده کرد که عوارض جانبی شدیدی داشت. حیوانات بین 6 ساعت تا 3 روز پس از پیوند سرها مردند. این آزمایش ها در رسانه ها گزارش و مورد انتقاد قرار گرفت و از سوی فعالان حقوق حیوانات وحشیانه تلقی شد. پس از آن سال‌ها آزمایش‌های حیوانی کمی روی پیوند سر انجام شد.
 
در سال 2012، شیائوپینگ رن اثری را منتشر کرد که در آن سر یک موش را به بدن موش دیگری پیوند زد. مجدداً تمرکز بر چگونگی جلوگیری از آسیب ناشی از از دست دادن منبع خون بود. با پروتکل او سرهای پیوند شده تا شش ماه زنده ماندند.
 
در سال 2013، سرجیو کاناورو پروتکلی را منتشر کرد که به گفته او پیوند سر انسان را ممکن می‌سازد.
 
در سال 2015، رن کاری را منتشر کرد که در آن سر موش ها را برید اما ساقه مغز را در جای خود رها کرد و سپس عروق سر اهداکننده را به بدن گیرنده متصل کرد. این کار تلاشی برای بررسی این موضوع بود که آیا زنده نگه داشتن بدن حیوان گیرنده بدون حمایت حیاتی ممکن است یا خیر. تمام کارهای تجربی قبلی که شامل برداشتن سر بدن گیرنده بود، سر را از پایین به پایین، درست زیر استخوان دوم در ستون فقرات بریده بود. رن همچنین از هیپوترمی متوسط برای محافظت از مغز در طول عمل استفاده کرد.
 
در سال 2016، رن و کاناورو مروری بر تلاش‌ها و همچنین استراتژی‌های محافظت عصبی احتمالی منتشر کردند که به گفته آنها باید برای استفاده بالقوه در روش پیوند سر مورد تحقیق قرار گیرد. آنها پروتکل های مختلفی را برای اتصال عروق، استفاده از سطوح مختلف هیپوترمی، استفاده از جایگزین های خون، و امکان استفاده از سولفید هیدروژن به عنوان یک عامل محافظت کننده عصبی مورد بحث قرار دادند.
 

چه اتفاقی برای اولین پیوند سر انسان افتاد؟

فناوری اینجاست، اما آیا بشریت برای آن آماده است؟
 
همه چیز در سال 2015 با مردی به نام والری اسپیریدونوف آغاز شد، فردی بسیار باهوش از روسیه که از هوش خود برای توسعه شرکت فناوری اطلاعات خود استفاده کرده بود که بر روی دستگاه های مختلف با استفاده از هوش مصنوعی کار می کرد. متأسفانه یک بیماری بسیار نادر به نام تحلیل رفتن عضله بیماری Werdnig-Hoffmann در مورد والری تشخیص داده شد.
 
به گفته سازمان ملی اختلالات نادر، این بیماری با فلج آهسته بیمار از گردن تا انگشتان پا ظاهر می شود. در همان زمان بیمار دچار آتروفی عضلانی نخاعی نوع 1 می شود، به این معنی که با گذشت زمان بیماری، اعصاب و بافت های ماهیچه ای را در سراسر بدن از بین می برد تا جایی که اعضای حیاتی از اعصاب جدا می شوند و توانایی عملکرد آنها کاهش می یابد.
 
والری حق انتخاب زیادی نداشت زیرا پزشکان او تصور می کردند که او می تواند حدود 5 سال زندگی کند تا زمانی که بیماری به مرحله بعدی برسد، جایی که شروع به تأثیرگذاری بر سیستم عصبی به سمت مغز می کند. اینجاست که دکتر سرجیو کاناورو وارد بازی می شود، یک جراح مغز و اعصاب مشهور جهانی با بیش از 30 سال تجربه که با ایده دیوانه وار جراحی پیوند سر به سراغ والری رفت. ناامیدی جوان والری را وادار به پذیرش این پروژه بلندپروازانه کرد.
 
این سخنان مشتاق والری اسپیریدونوف در اولین مصاحبه عمومی خود پس از پذیرش شرکت در جراحی بود. منبع اصلی مورد نیاز در این مرحله تأمین مالی بود، چنین رویه ای حدود 15 میلیون دلار آمریکا هزینه دارد. چیزی که این هزینه را تا این حد گران کرده بود، دو شرط خاص برای این جراحی بود.
 
تیغه الماسی که آنقدر تیز باشد که برای بریدن به فشار ناچیزی نیاز داشته باشد. طناب نخاعی بسیار حساس است و یک اسکالپل (چاقوی کالبد شکافی) معمولی (هرچقدر هم که تیز باشد) به فشاری نیاز دارد تا برش ایجاد شود، این می تواند اعصاب را از بین ببرد زیرا آنها بسیار حساس هستند. با استفاده از این تیغه الماس خاص، می توان بدون آسیب رساندن به اعصاب، برش را به دست آورد.
 
یک اسکالپل معمولی به ۲۷ نیوتن نیرو برای ایجاد برش نیاز داشت، این تیغه الماس فقط به ۱ نیوتن نیرو نیاز داشت. همچنین تیغه باید بسیار دقیق باشد تا برش تمیزی حاصل شود.
   
تصویر: دکتر سرجیو کاناورو در توضیح روش جراحی با استفاده از یک موز و رشته‌های اسپاگتی (منبع: لیندسی براون)
 
در تصویر بالا می‌توانیم دکتر کاناورو را ببینیم که در حال مثال زدن نمونه‌ای از روش بریدن نخاع است و اینکه چرا چنین تیغه‌ای با موز و مقداری اسپاگتی لازم است. موز نمایانگر بافت نرم نخاع و اسپاگتی نمایانگر اعصاب درون نخاع است. عدم اتصال مجدد به نخاع قطع شده بیمار را کاملا فلج می کند.
 
دومین نیاز، یک درزگیر فیوژن مخصوص (چسب بیولوژیکی) معروف به میخ پلی اتیلن گلیکول بود که به منظور چسباندن سر به نخاع اهداکننده ایجاد شد. این راه حل بازسازی سریع‌تر نخاع را ممکن می کند زیرا توانایی عجیبی در بازسازی غشاهای زیستی آسیب‌دیده دارد.
 
دکتر کاناورو توجیه کرده است که فناوری اینجاست، اما مشکل اصلی که او با آن روبرو می شد، جامعه بود زیرا می دانست که برخی از اعضای جامعه ما برای چنین جهشی تکاملی آماده نیستند.
 
تا سال 2016 منابع مالی از میلیونرهای مختلف که علاقه زیادی به علم و رشته پزشکی داشتند جمع آوری شد. مشارکت کننده اصلی یک میلیاردر روسی بود که بنیانگذار Orbiter Initiative، طرحی برای پیوند مغز انسان به بدن روباتیک برای ایجاد اولین سایبورگ، با هدف جاودانگی سایبرنتیک، بود. در این پروژه، او پتانسیلی را برای قدم بعدی در تکامل انسان، یعنی جاودانگی دید.
 

WNA (انجمن جهانی پزشکی) در مورد همه اینها چه فکری کرد؟

پس از اینکه دکتر کاناورو برنامه های خود را علنی کرد، WNA (انجمن جهانی پزشکی)، و همچنین اکثر جراحان مغز و اعصاب در سراسر جهان، برافروخته شدند و گفتند که طرح او سالخورده است و به دلایل مختلف هرگز عملی نخواهد شد. دانشکده پزشکی مدام او را تهدید می کرد که اگر جراحی پیوند سر را پشت سر بگذارد و شکست آن ثابت شود، حق انجام جراحی مغز یا هر گونه جراحی در این زمینه را از دست خواهد داد.
 
بخش سخت یا پرخطر این عمل خود جراحی نبود، پس از جراحی، بیمار باید به مدت یک ماه در کمای پزشکی قرار گیرد تا زمان بهبودی بیمار و همچنین باید زمانی برای پذیرش بدن اهداکننده توسط سر وجود داشته باشد. حتی اگر این یک کمای ناشی از اعمال پزشکی باشد، باز هم روشی خطرناک است که ممکن است بیمار هرگز از خواب بیدار نشود. با این گفته، تنها عاملی که دکتر کاناورو قادر به تأیید آن نیست این است که آیا سر، جسدِ اهدا کننده را می پذیرد یا خیر.
 
سلول‌های بدن ما بسیار باهوش هستند زیرا می‌توانند تفاوت بین یک سلول خارجی و یک سلول دوست را تشخیص دهند. هنگامی که روند بهبودی شروع می شود، سلول های سر یا سلول های بدن اهدا کننده را به عنوان همان سلول های انسانی می پذیرند یا یک ویروس می بینند که در این صورت سر با عدم بهبودی ناحیه عمل شده، بدن اهدا کننده را از بین می برد.
 
WNA در بسیاری از مقالات عمومی مختلف اعلام کرده بود که ایده دکتر سرجیو کاناورو (حداقل می‌توان گفت) دیوانه‌کننده بود، زیرا حتی روی حیوانات آزمایش نشده بود تا ببیند آیا امکان اتصال مجدد سر به بدن اصلی وجود دارد یا خیر. با این حال، دنیا نمی دانست که یک جراح ارتوپد چینی برای اثبات اشتباه WNA وارد میدان می شود.
 
پروفسور رن شیائوپینگ از دانشگاه پزشکی هاربین سال‌ها پتانسیل و قابل قبول بودن این روش را روی موش‌ها آزمایش کرده بود. اولین پیوند موفقیت آمیز سر او روی موش در سال 2015 انجام شد و در عرض دو ماه، موش تمام حرکات بدن را به طور کامل بازیابی کرد. او قبلاً همین عمل جراحی را انجام داده بود، اما موش فقط پنج تا هفت ماه زنده ماند.
 
این به این دلیل بود که در طی جراحی های ناموفق، مغز سر پیوند شده اکسیژن کافی دریافت نمی کرد، بنابراین آسیب مغزی اجتناب ناپذیر بود. بنابراین، پروفسور رن برش کوچکی ایجاد می‌کند و لوله‌هایی را به هم متصل می‌کند که اجازه می‌دهد اکسیژن به مغز موش برسد تا زمانی که نخاع موش‌های اهداکننده را دوباره به سر بچسباند. این باعث می شود که گردش خون قطع نشود.
 
پروفسور متوجه شد که ارگانیسم انسان بسیار پیچیده‌تر از ارگانیسم موش است، بنابراین چالش بعدی او این است که همان روش را روی میمون‌ها انجام دهد، زیرا آنها شبیه‌ترین حیوان به موجودات انسانی هستند. این روش با کمک پروفسور C-Yoon Kim از دانشکده پزشکی دانشگاه Konkuk در کره جنوبی انجام می شود.
 
جالب اینجاست که با استفاده از تحقیقات انجام شده توسط دکتر سرجیو کاناورو، این روش در سال 1970 توسط دکتر رابرت جوزف وایت از دانشکده پزشکی هاروارد انجام شده بود. این اولین پیوند موفقیت آمیز سر بر روی یک میمون و بر اساس رکوردها، پیوند سر تا کنون بر روی یک موجود زنده بود. پس از جراحی، میمون تمام حواس خود را به دست آورد.
 
دکتر وایت به دو نکته مهم از آزمایش خود اشاره کرد. اولین مورد این بود که با وجود قطع کامل سر، میمون توانست هوشیاری خود را حفظ کند، حتی اگر (در اصطلاح پزشکی) میمون از نظر بالینی مرده بود. کشف دوم این بود که سر باید در دمای زیر 15 درجه سانتیگراد نگهداری شود و در عین حال جدا باشد تا آسیبی به مغز وارد نشود.
 
پروفسور شیائوپینگ از طرحی که دکتر سرجیو کاناورو در سر داشت مطلع شد و برای کمک به او ثابت کرد که جهان و WNA اشتباه می کنند، او می خواست پیوند سر بین دو میمون را درست همانطور که دکتر وایت تلاش کرد، انجام دهد. پروفسور شیائوپینگ این روش را به بهترین شکل ممکن انجام داد و تعجبی نداشت که موفقیت بزرگی بود.
 
پس از تمام تحقیقات انجام شده توسط دکتر وایت، میمون تنها در 3 هفته توانست عملکرد کامل بدن اهداکننده میمون را به دست آورد. نگرانی اصلی (همانطور که دکتر کاناورو داشت) این است که میمون از کمای پزشکی بیدار نشود. پروفسور شیائوپینگ پتانسیل زیادی را در روشی که دکتر کاناورو برنامه ریزی کرده بود دید و امیدوار بود که جهشی در تکامل انسان داشته باشد که بتواند راه حلی برای بیمارانی که از بیماری های تحلیل رفتن عضلات رنج می برند به ارمغان بیاورد.
 

چرا عمل جراحی انجام نشد؟ یا انجام شد؟

این جراحی قرار بود در اکتبر 2018 انجام شود، اما هرگز انجام نشد زیرا والری اسپیریدونوف دیگر نمی‌خواست این عمل را انجام دهد زیرا فرزندش به دنیا آمد...
 
تصویر: والری اسپیریدونوف در حال در آغوش گرفتن نوزادش از همسر ادعایی اش آناستازیا اسپیدیرونوف
 
والری بسیار مصمم بود که این عمل را انجام دهد و از ناکجاآباد، یک خانم وارد زندگی او می شود و شگفت آورتر یک کودک در سال 2018.
 
اول از همه، طبق تحقیقاتی که انجام شد، والری به دلیل شرایطش نباید قادر به بچه دار شدن می بود، و دوم اینکه، اگر واقعاً یک کودک واقعی است، چرا وقتی صاحب فرزند می شود که در بهترین حالت فقط 3 سال برای زندگی وقت دارد؟ از آخرین مصاحبه در صبح بخیر بریتانیا، هیچ نشانی از والری و دکتر سرجیو کاناورو وجود نداشت.
 
این که جراحی انجام شده است یا نه، یک راز است. چیزی که مرموزتر است این است که از سال 2019 هیچ چیزی در مورد کاوانرو یا اسپیریدونوف شنیده نمی شود.
 

منبع:
آندری تاپالاگا، historyofyesterday