Анатомичната месомелачка на периферната и централната нервна система
Когато се оценяват шансовете за радикални иновации в хирургията, често се пропуска фундаменталната разлика между подмяната на помпа, каквато в същността си е сърцето, и подмяната на самия субстрат на човешката личност и памет. Периферната нервна система притежава ограничен капацитет за самовъзстановяване – аксоните на периферните нерви могат да прораснат отново по протежение на съединителнотъканните канали след травма, което позволява частично възстановяване на инервацията на крайниците. При централната нервна система (главен и гръбначен мозък) обаче правилата са коренно различни. При възрастни бозайници средата около увредените неврони активно потиска регенерацията чрез формиране на т.нар. глиална кост и отделяне на инхибиторни молекули като Nogo-A.
Хипотетичната схема за трансплантация на глава или цяло тяло изисква перфектно разрязване и последващо структурно и функционално съединяване на милиарди нервни влакна. Числата не потвърждават версията, че това може да стане с просто механично доближаване на тъканите или чрез третиране с полиетиленгликол (PEG) – вещество, рекламирано в някои научни публикации като „лепило“ за мембрани. Проблемът е, че дори при частично възстановяване на мембранната цялост, невронните вериги не се подреждат автоматично в предишната си конфигурация. Всеки отделен неврон е свързан синаптично с хиляди други, образувайки затворена архитектура, която определя двигателните навици, автономния контрол над вътрешните органи и сетивността. Прекъсването на тази връзка поставя тялото в състояние на перманентен спинален шок и необратима парализа.
Опитът да се разглежда мозъкът като модулна система, подобна на компютърен хардуер, където отделни дефектирали платки могат да бъдат заменяни, се сблъсква с цитоархитектониката на органа. Малкият мозък, отговорен за фината моторика и баланса, съдържа повече неврони от останалата част на главния мозък, взети заедно, включително специфичните клетки на Пуркиние. Всяка от тези клетки получава до двеста хиляди синаптични входа. Премахването и замяната дори на микроскопичен сектор от тази структура разрушава мрежата по начин, който съвременната микрохирургия не може да коригира. Процесът на интеграция изисква не просто зашиване на кръвоносни съдове, а управление на процеси, които се случват на нанометрично ниво.
Историческата сметка на експериментите: От Робърт Уайт до Серджо Канаверо
Медицинската история показва, че техническото поддържане на хемодинамиката в изолирана глава е решен проблем още от средата на миналия век. През 1970 г. американският неврохирург д-р Робърт Уайт извършва успешна трансплантация на главата на маймуна (Macaca mulatta) върху обезглавеното тяло на друг екземпляр. Процедурата доказва, че чрез зашиване на каротидните артерии и югуларните вени главният мозък може да бъде спасен от исхемия и хипоксия. Маймуната след операцията е била в състояние да вижда, да чува, да следва предмети с очи и да приема храна. Животното обаче остава напълно парализирано от врата надолу, тъй като гръбначният мозък е бил напълно прерязан без опит за възстановяване. То оцелява само девет дни, преди имунната система да отхвърли чуждата тъкан, въпреки прилагането на тогавашните имуносупресори.
Това изглежда логично от гледна точка на съдовата хирургия, но има един сериозен проблем, който остава нерешен и през XXI век. Италианският хирург Серджо Канаверо предизвика вълна от медийни публикации през 2013 г. с проекта си HEAVEN (Head Anastomosis Venture), обещавайки да извърши първата трансплантация на човешка глава. През 2017 г. Канаверо и неговият екип в Китай обявиха, че са извършили 18-часова „трансплантация“ между два човешки трупа, доказвайки възможността за свързване на гръбначния мозък, нервите и кръвоносните съдове. В научните среди това твърдение бе посрещнато с хладен скептицизъм. Операцията върху труп е чисто анатомично упражнение, което не дава никакви доказателства за физиологична функционалност, електрофизиологична проводимост или преодоляване на имунния отговор.
За да функционира едно трансплантирано тяло, то трябва да поддържа автономна хомеостаза – нещо, което се контролира от продълговатия мозък чрез блуждаещия нерв (nervus vagus) и симпатиковия ствол. Без тази връзка сърцето преминава на собствен автономен ритъм (около 100 удара в минута), но губи способността да реагира на физическо натоварване или стрес, а стомашно-чревният тракт и дихателната система изпадат в пълен колапс. Темата за имунологичното отхвърляне също се пренебрегва в медийните доклади. Мозъкът е защитен от кръвно-мозъчната бариера, но при толкова масивна хирургична интервенция имунната система на донорското тяло неминуемо разпознава чуждия антигенен състав, което води до остър енцефалит и некроза на тъканите, които не могат да бъдат овладени дори с агресивни дози циклоспорин или кортикостероиди.
Лабораторният реализъм: Стволови клетки и органоиди под командно дишане
На фона на неуспехите с макро-трансплантациите, съвременните изследвания се насочват към микро-нивото – присаждане на стволови клетки, невробласти и лабораторно отгледани мозъчни органоиди. Теоретичната концепция тук е по-издържана: вместо да се подменя целият орган, се правят опити за "кърпене" на локални пробойни, причинени от исхемични инсулти, травми или невродегенеративни заболявания като Паркинсон. Индуцираните плюрипотентни стволови клетки (iPSCs) могат да бъдат диференцирани in vitro в специфични типове неврони (например допаминергични неврони за субстанция нигра) и инжектирани в увредените зони.
Тук обаче клиничната практика се сблъсква с нови логистични бариери. По информация на различни изследователски институти, контролирането на поведението на тези клетки след трансплантация е изключително трудно. Съществува висок риск от онкогенеза – недиференцираните стволови клетки лесно формират тератоми (тумори) в мозъчния паренхим. Освен това, за да бъдат полезни, новите неврони трябва да преминат през процеси на синаптогенеза, да израстнат аксони до правилните таргети и да се интегрират в съществуващата мрежа без да предизвикат хаос в електрофизиологичния баланс, което често води до тежки епилептични огнища.
Още по-назад в експерименталната фаза са триизмерните мозъчни органоиди – миниатюрни модели на човешка корова тъкан, отглеждани в биореактори. Изследвания върху плъхове показват, че човешки органоиди, имплантирани в зрителната кора на гризачи, могат да развият капилярна мрежа и да реагират на светлинни стимули. Това е сериозен научен успех, но пренасянето му върху хора е блокирано от мащаба. Органоидите нямат собствена съдова система; те се хранят чрез дифузия и след достигане на размер от няколко милиметра сърцевината им некротизира поради липса на кислород и хранителни вещества. Преди да се реши проблемът с микросъдовата ангиогенеза in vitro, всякакви разговори за отглеждане на резервни части за човешкия мозък остават в сферата на чистата академична фантастика. Медицинската наука в момента е в състояние да поддържа жизнените функции на органите чрез апаратура, но не и да пренапише законите на невробиологията.