一位不幸因癌症去世的青少年最近成为少数几个在死后进行低温冷冻的人之一。这些人希望科学的进步有一天能让他们复活，并治愈导致他们死亡的疾病。但这种情况发生的可能性有多大呢？
大自然已经向我们展示了冷冻保存爬行动物、两栖动物、蠕虫和昆虫的可能性。经过训练能够识别特定气味的线虫，在冷冻后仍能保留记忆。木蛙（*Rana sylvatica*）在冬天会冻成冰块，然后在春天又能跳跃。然而，在人体组织中，每一次的冷冻-解冻过程都会造成严重的损伤。理解和尽量减少这种损伤是低温生物学（cryobiology）的研究目标之一。
在细胞层面，这些损伤仍然知之甚少，但可以通过控制。该领域的每一项创新都依赖于两个方面：改进冷冻过程中的保存以及加速解冻后的恢复。在冷冻过程中，可以通过仔细调节温度和使用各种冷冻保护剂来避免损伤。主要目标之一是抑制冰晶的形成，冰晶会通过置换和破裂细胞和组织来造成破坏。因此，目标是通过快速降温，使之平稳地过渡到一个“玻璃态”（玻璃化），而不是“冷冻”。
为此，已经使用了糖类和淀粉等简单物质来改变粘度和保护细胞膜。诸如二甲基亚砜（DMSO）、乙二醇、甘油和丙二醇等化学物质被用来防止细胞内冰晶形成，而抗冻蛋白则能抑制冰晶在解冻过程中的生长和重结晶。
但我们不仅要担心单个细胞。在冷冻状态下，组织通常在生物学上是稳定的。生化反应，包括退化，在超低温下会减慢，直到几乎停止。尽管如此，冷冻结构仍可能经历物理破坏，例如细微裂缝。然后，在解冻时，温度波动会引起一系列问题。组织和细胞在这个状态下可能会受损。此外，它还会影响我们整体的“表观遗传学”——环境因素和生活方式如何影响我们的基因——通过引起表观遗传重编程。然而，抗氧化剂和其他物质可以帮助促进解冻后的恢复并防止损伤。
复苏整个身体也带来了挑战，因为器官需要同等地开始运作。恢复血液流向器官和组织的挑战在急诊医学中已经广为人知。但令人鼓舞的是，冷冻本身并非只有负面影响——它实际上可以减轻创伤。事实上，溺水获救的受害者似乎得到了冷水的保护——这一点促使人们长期研究在手术中使用低温方法。
低温生物学科学创新的推动者是医学和经济因素。细胞保存的许多进步是由不孕不育领域和新兴的再生医学领域驱动的。冷冻保存和玻璃化保存的细胞和简单组织（卵子、精子、骨髓、干细胞、角膜、皮肤）已经可以定期解冻并移植。
对“简单”身体部位如手指和腿的冷冻保存工作也已开始。一些复杂器官（肾脏、肝脏、肠道）已被冷冻保存、解冻并成功移植到动物体内。虽然目前人体器官移植依赖于冷藏而非冷冻的器官，但为治疗目的开发全器官冷冻保存的理由越来越充分。
最大的障碍
对整个大脑进行冷冻保存充其量只是一个小众的兴趣。自20世纪70年代以来，关于冷冻整个动物大脑的实验尚未有报道。虽然良好的血液供应和对机械变形的高耐受性等因素可能有助于大脑冷冻，但存在着特定的技术和科学挑战，尤其是在以保存调节功能和记忆为目标的情况下。如果没有在这方面的研究取得巨大突破，这很可能仍然是阻碍全身低温保存疗法应用的一个因素。
但对于低温保存来说，还有另一个巨大的障碍：不仅要修复冷冻过程造成的损伤，还要逆转导致死亡的损伤——并且要以个体恢复意识的方式进行。
从纯粹技术角度来看，这种额外的复杂性可能值得避免。例如，患有痴呆症的人在去世时可能已经丧失记忆，因此在冷冻复苏后将不再是同一个人。面对这种情况，那些不想继续忍受疾病的神经退行性疾病患者，可能会选择在死亡之前进行冷冻，希望在遥远的未来复苏时能保留一些记忆。这显然会引发法律和伦理问题。
那么，将来是否有可能以一种能够完好复苏的方式冷冻保存一个人的大脑呢？如前所述，成功将取决于冷冻保存的质量以及复苏技术的质量。如果前者存在缺陷，就像目前的技术那样，后者将面临更大的挑战。
这导致了这样的设想：有效的修复最终必须依赖高度先进的纳米技术——这是一个曾经被视为科幻小说的领域。其理念是，微小的、人造的分子机器有一天能够迅速修复低温保存对我们细胞和组织造成的各种损伤，从而实现复苏。考虑到该领域的飞速发展，过早地否定低温保存背后的整个科学目标可能为时过早。
再生医学高级讲师Alexandra Stolzing，拉夫堡大学（Loughborough University）。
本文最初发表于The Conversation。阅读原文。
