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银丰生命延续计划科研体系蓝图发布
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银丰低温医学:-196℃,探索生命科学的中国温度

发布时间:

2022-08-01

银丰低温医学-196℃,探索生命科学的中国温度

非凡十年,中国企业涌现出无数个有温度的品牌故事,我们称这些故事为“中国温度”。2022年8月起,山东大学广告研究中心、山东省品牌建设促进会、齐鲁晚报壹点智库共同策划“中国温度”公益传播行动,旨在多视角展现山东企业的“中国温度”,积蓄品牌力量,奋进新征程,建功新时代。

海尔集团、山东高速集团、京博控股集团、浪潮集团、太阳纸业、威高集团、济钢集团、齐鲁制药集团、玲珑轮胎、南水北调山东干线公司、华通集团、银丰生物集团、福瑞达医药集团、华熙生物、特来电新能源、邦德激光、超越科技、青岛新前湾集装箱码头、中青国合等20家知名企业品牌受邀参与“中国温度”公益传播行动。

2017“中国首例人体低温保存在山东完成”的新闻轰动全国,“冷冻人”成为全社会热议的话题,参与本次人体低温保存的志愿者是一位49岁的女士,名叫展文莲。

2015年,年仅47岁的展女士不幸罹患左肺上叶肺癌晚期并发多发淋巴结及右肾上腺转移。在临终关怀病房住院期间,展女士向家人透露了自己希望捐献遗体用于医学研究的想法。丈夫桂军民通过临终关怀病房主任了解到山东银丰生命科学研究院正在进行人体低温保存与复苏的研究项目,能够为展女士提供“人体冷冻”手术。经过全家人的认真考虑,展女士决定成为这个项目的第一名志愿者。

20175月7日晚,展女士的各项生命体征已经极不稳定,在病危通知书下达后,在银丰生命科学研究院随时待命的临床转运团队便火速前往齐鲁医院展女士所在的病房。第一时间对展女士的身体进行一系列临床响应处理,确保以最佳状态进行低温保存。

20175月8日凌晨4时01分,在主治医生按照法定程序宣布患者临床死亡之后,银丰临床响应专家团队开始向展女士注射抗凝血、抗氧化和中枢神经营养等药物,并通过体表覆冰和外周循环快速注入冰盐水等方式进行物理降温。通过气管插管,启动呼吸机和Lucas2等心肺支持设备维持身体组织的供血供氧,减少细胞损伤和凋亡。

凌晨424分,经过13分钟的低温转运展女士被送达银丰生命科学研究院低温医学研究中心。开始为她通过体外血液循环进行血液置换和浓度梯度冷冻保护剂灌注。

在持续6个小时的血液置换和冷冻保护剂灌注完成后,展女士的身体被转移到银丰生命科学研究院自主研制的大跨度自动程序降温设备中,开始进行深度降温,将身体各部分同步快速降至-190摄氏度。

55个小时的程序降温后,展女士的身体被顺利转移到一个充满液氮、可稳定维持在-196摄氏度的特制液氮容器中。超低的温度仿佛将时间按下了暂停键,在这个温度下一切生化反应和代谢都将停止,细胞停止衰老和消亡的脚步

至此,中国首例人体全身低温保存顺利完成。这标志着中国成为继美国、俄罗斯之后第三个掌握人体低温保存技术的国家,也让银丰生命科学研究院成为全国瞩目的焦点。

银丰生物集团是银丰集团在生物领域的投资、管理和运营主体,从2003年银丰集团布局生物医药行业至今,银丰生物已逐渐发展成为专业从事人体细胞、组织、器官存储,基因测序技术、细胞应用技术、深低温医学技术和健康管理服务等生物医学领域技术研发、医学转化和临床研究的高新技术企业。山东银丰生命科学研究院是由银丰生物集团投资,山东省民政厅批准的一家研究机构,主要致力于基因科技,干细胞技术及临床应用,细胞组织器官保存乃至整个人体低温保存研究;其中最受人瞩目的便是人体低温保存和组织器官低温保存及复苏这两个研究项目,银丰生命科学研究院也是世界第四个、亚洲唯一一个,能够自主实施人体低温保存的研究机构。

在银丰生命科学研究院的带领下,-196摄氏度不再是一个单纯的物理温度,它有了更多不同的含义,成为一个关乎梦想、信念、生命与人类未来的“中国温度”。

-196℃,是坚定信念的中国温度

在银丰生命科学研究院,矗立着一个个形似太空舱的罐体,14位志愿者正在罐体中-196摄氏度的深低温环境里进行长期的保存。同展文莲女士一样,他们秉持着对银丰生命科学研究院的信赖,对科学的奉献,以及对未来的期待,成为银丰生命延续计划的志愿者。

在展文莲女士的低温保存完成后,周明(化名)在新闻报道中了解到“中国首例人体低温保存”的事迹。周明的母亲刘爱慧罹患肺癌,在治疗期间曾经和家人们提起希望捐献遗体供医学研究的念头,周明向母亲介绍了人体低温保存实验,在详细了解了整个实施过程后,刘爱慧同意参加这项极具前瞻性的研究。

201711月,刘爱慧的女儿联系到银丰生命科学研究院,详细咨询了解了人体低温保存研究计划、参与条件和法律程序,并与家人一起与银丰生命科学研究院沟通实施细节和步骤,签署了参与银丰生命延续计划的相关文件。

20186月17日零时,银丰生命科学研究院临床响应团队抵达泰安中心医院,此时刘爱慧的生命指标正在快速衰减。七分钟后,主管医生宣布刘爱慧临床死亡,在银丰低温保存专家阿伦·德雷克和临床专家侯跃东的带领下,银丰临床响应团队迅速开展响应,进行人工心肺支持以维持病人的血液循环,采取体内外降温措施,同时向刘爱慧体内注射多种维持药物。实施快速微创手术,通过股动静脉建立ECMO体外循环。得益于ECMO技术的运用其身体各个组织和细胞仍然可以维持“活着”的状态,为未来留下更多可能。手术完成差不多三小时后,在生命支持系统的保护下,刘爱慧被小心地转移到救护车上赶赴济南。这成为国内首次完成异地志愿者转运及低温保存的成功案例

“人走了,一把灰儿,也就那样了。如果对科学、医学有贡献有好处,才更有意义。不管什么事儿,总得有人走到前面去,你也不走,我也不走,科学是不会发展的。失去了她,我很悲痛,同时我也佩服她,尊敬她,更想念她。”刘爱慧女士的爱人周长友先生和她的女儿都非常支持刘女士的决定。“我们对低温医学研究取得巨大的进步和人体组织器官低温保存与复苏研究很认同,科学有成熟的一面,也有不确定的一面,有人投入进去,才有发展。母亲爱我们这个家庭,是小爱。如果对科学有帮助,这是大爱。”志愿者及家属的信赖与奉献是银丰生命科学研究院不断求索的最大精神动力,他们鼓舞着银丰生命科学研究院科研团队尝试更多新的可能。

 

20192月,银丰生命科学研究院再一次完成中国首例超长距离异地志愿者转运并顺利完成低温保存。目前已有14位志愿者选择在银丰生命科学研究院接受人体低温保存。

除志愿者外,银丰生命延续计划还有众多会员,以捐助科研经费、捐赠科研物资、义工服务、技术和人才合作等方式支持着银丰生命科学研究院的科研事业。他们在共同的信念支撑下,毅然选择成为人类生命科学探索的先驱,用自己有限的力量为未来低温医学发展带来无限可能,与银丰生命科学研究院共同诠释信念的温度。

-196℃,是汇聚理想的中国温度

逐梦而行,同行者众。中国从未停止追逐梦想的脚步,也从不缺少披荆斩棘的先行者。同样的理想,凝聚起志同道合的逐梦者,让银丰生命科学研究的同路人队伍逐渐壮大。

2013年,银丰确立人体低温保存和法律伦理论证研究方向,同年邀请俄罗斯低温保存机构首席执行官来华交流考察。2014年,银丰组织考察交流团队,前往俄罗斯进行考察交流,并签订技术和设备合作开发协议。同年“人体组织器官深低温保存技术及专业设备研发”项目获山东省科技厅立项。

在经过迅速而缜密的考察、论证和筹备之后,银丰生命科学研究院于2015年正式成立,开启了中国团队自主研究人体低温保存的序幕。这一年银丰生命科学研究院前往美国,与美国人体低温保存机构ALCOR和CI进行技术交流,并签订合作备忘录。

共同的理想凝聚起业内权威的专家团队,以银丰生物集团首席科学家、山东省脐血库创始人沈柏均;山东省泰山学者海外特聘专家,神经干细胞领域专家曲廷瑜;原美国ALCOR人体低温保存专家阿伦·德雷克;山东大学齐鲁医院心外科主任孙文宇;山东大学齐鲁医院麻醉科副主任医师侯跃东等核心成员组成的银丰生命科学研究专家团队,涵盖了临床医学、健康科学、生命科学、医学工程、材料科学、医学伦理学等人体低温保存相关的全科学领域权威专家。

随着银丰生命科学研究院取得的科研成果逐渐公之于众,越来越多的研究者意识到,人体低温保存实验并非低温医学一个研究领域的事,这是一项需要多个学科共同完成的前瞻性研究项目。

202212月,银丰低温医学研究中心联合全球多个低温医学研究团队共同启动了全球首个国际低温生物医学研究体系,同时成立银丰低温医学第二届专家委员会,作为该科研体系的成果共享平台和信息交流平台。本届专家委员会由多位国际国内低温生物医学、人体组织器官低温保存等领域的专家学者组成,不仅具备雄厚的基础研究及临床应用科研实力,更着重增强了在伦理、法律、政策等方面的专家力量,让全球低温生物医学研究者能够以体系化协作方式共同推进低温医学的发展,为国际低温医学的发展贡献中国力量。

-196℃,是发现希望的中国温度

低温保存技术的发展虽然任重道远,但逐梦的路上已经繁花盛放,结出累累硕果。在银丰生命科学研究院专家团队众多科研人员的努力下,截至2022年银丰生命科学研究院低温医学团队在国家知识产权局的专利授权总数已经达到25项;人体细胞、组织低温保存和复苏在临床应用取得长足进步;为人体低温保存技术最终造福全人类带来新的希望。

1949年英国生物学家波尔热(Polge, C.)、史密斯(Smith, A. U.)和帕克斯(Parkes, A. S.)发布在《自然》杂志的一片文章《低温玻璃化脱水精子的再生》拉开了低温生物学的大幕,低温保存是指将活的生物细胞、组织、器官甚至是整个生物体,通过特殊的方法冷却到非常低的温度,并短期或长期保存,待需要时,再将生物体解冻并获得正常生命体征的一项新技术。

低温保存技术自诞生至今经过全球科研力量的不断探索和发展,已经实现了多种生物组织的低温保存,包括精子、卵子、血细胞、干细胞、脐带血、卵巢组织、睾丸组织、胚胎等人体细胞和组织,以及植物的种子、芽尖,苔藓、真菌等多种生物体。

但是低温保存技术仍然有很长的路要走,由于组织和器官包含多种不同类型的细胞,不同细胞之间的结构和组成都存在较大差异,比如细胞的体积不同,组织渗透率和导热性能也不相同。同时组织器官体积较大,结构复杂,难以同步降温,深低温保存相对困难。完整的人体离体器官,如肾脏、肝脏、胰腺等,目前只能实现短期的低温(4℃左右)保存。而完整的人体低温保存并复苏目前仍然是不可能完成的任务。

任何一项技术的都需要经过从诞生到发展的艰难过程,银丰生命科学研究院自成立以来,组建了包括低温生物医学、基因工程、干细胞技术、临床医学和生物工程材料及再生医学等领域在内的专家团队,经过不断的摸索与尝试,已成功掌握了皮肤、瓣膜、卵巢组织和断指等人体组织器官的深低温保存及复苏技术,并成功应用于临床移植。

2019年12月21日,银丰生命科学研究院与齐鲁医院合作帮助一名意外断指的孕妇患者实施了低温保存。患者时年34岁,在家中劳作时不慎发生意外,导致右手两指指尖离断。齐鲁医院主治医生裴艳涛在进行消毒后,用冷冻保护液对断指进行了灌流处理和临时低温(4℃)保存,考虑到患者为孕妇,回植手术、麻醉及可能出现的并发症存在较大风险,在科室主任朱磊及主治医师的建议下,病人接受将断指送至银丰生命科学研究院进行深低温保存,为将来的断指回植保留希望。

2016年起,银丰生命科学研究院就与山东大学齐鲁医院手足外科共同组建了人皮肤、断指(趾)低温保存研究及临床回植课题组,开展离体组织器官的深低温保护体系研究、离体组织灌流和低温保存研究,并为临床各种原因离体的皮肤、断指(趾)乃至断肢提供高质量的保存服务。截至202212,银丰生命科学研究院成功保存人体组织器官突破150例,包括但不限于皮肤、断指/趾、卵巢、骨、肌腱等组织器官。其中,皮肤保存79例,已成功回植25例,整体活率超过60%;断指/趾保存47例,成功回植3例,移植后患者断指/趾恢复供血。

或许有朝一日,人体的低温保存与复苏会像脐血库中的干细胞和精子库中生殖细胞的冻存复苏一样完善,但是这一切的前提是有像银丰生命科学研究院一样的先驱,笃定心中最初的信念,在一次次实践中带领我们用行动验证心中的梦想。由银丰生命科学研究院攻坚克难取得的技术进步成果,犹如在未来的穹窿之上打开的一扇天窗,为现代生命科学领域带来了一束希望之光。

-196℃,是科技创新的中国温度

在完整人体低温保存领域,银丰生命科学研究院自主研发了YF系列人体组织器官低温保存保护剂高精度大跨度人体低温保存程序降温设备、低温手术灌流监测系统等一系列科研成果,从安全性、精准性,功能效果和实施效率等多方面均处于全球领先水平。

YF系列人体组织器官低温保存保护剂很好的解决了人体在降温和复温过程中的冰晶问题。冰晶是人体低温保存的最主要障碍,冰在化学分类上属于晶体,晶体具有固定的熔点,在熔点温度晶体材料完成从液态到固态的转化,同时自然凝结、不受外界干扰而形成的晶体具有整齐规则的几何外形。而非晶体则没有固定的熔点,处于固态的非晶体材料随着温度的上升会逐渐变软,流动性逐渐增强,然后由稠逐渐变稀,最终成为流体。玻璃是一种典型的非晶体,因此非晶态又被称为玻璃态。

水在身体温度降低的过程中会结晶成为固态的冰。在常温状态下,细胞内液和细胞外液具有相同的温度和渗透压,但是在冷冻的过程中,因为人体不同细胞结构的传热和传质速率不同,会造成细胞冰晶形成的大小、形状、位置等不同,这些冰晶就极有可能刺破细胞膜、破坏细胞器,给细胞带来溶质损伤。而人体细胞内液和细胞外液所组成的液体环境是非常复杂的,除了水以外还有糖类、蛋白质、有机酸、色素、生物碱、无机盐等等各种溶质,不同的物质具有各不相同的熔点,水从体液中凝结析出会导致细胞质液体的电解质浓度升高,细胞内外和不同组织之间的渗透压发生变化,液体酸碱度也可能发生变化,最终都将导致细胞被破坏而失去生理活性。

同时,人体组织的热传导效率比较低,当外部环境温度发生变化的时候,人体组织内就会出现较大的温差,造成人体内部温度梯度增大,进而引起大量冰晶的形成和生长,同时温度差的变化也会让人体组织产生热应力损伤而破坏细胞组织结构。

因此,要实现人体细胞的低温保存就要最大限度的减少人体内冰晶的产生,并且让被保存生物体内外各部分同步降温。这样的要求对于如生殖细胞、干细胞等单一细胞来说非常容易实现,但是整个人体由200多种不同的细胞组成,组织结构非常复杂,体积相对于单一细胞来讲也非常巨大,这无疑给人体低温保存带来了难以逾越的屏障。

银丰生命科学研究院经过长期的课题研究和反复实验,自主研发了YF系列人体组织器官低温保存保护剂,采用6个梯度的冷冻保护剂对人体进行降温及灌注,将人体内的血液和水分充分置换,让人体组织的体液在降温时形成玻璃化状态,从而避免冰晶的出现。对机体细胞的保护有着重要的意义。

同时,银丰生命科学研究院研制出世界上第一台高精度、大跨度人体低温保存程序降温设备,可使样本从室温连续降温到-190以下。设备巧妙利用喷射涡流压力、方向和电脑程序精准控制,在降温舱中迅速形成液氮蒸汽涡旋,保证快速均衡降温。这两项自主研发科研成果的应用,让大体积人体组织甚至完整人体的低温保存成为可能。

为了更好的监测整个人体的灌流和降温过程,2018年,银丰生命科学研究院自主研发了低温手术灌流自动监测系统,该系统经过缜密的实验验证完全符合预期技术要求,实现设计效果。2018114日,在低温手术灌流自动监测系统的全程监测下,银丰生命科学研究院低温医学研究中心对名为“Cryobig7”的标准实验用比格犬实施了低温保存和灌流手术,手术中的实时温度、灌流压力、循环流量和保护剂置换程度等关键技术指标准确、实时而直观地显示在低温手术灌流监测系统的显示器上。201812月,Cryobig7被送往某知名专业机构进行CT扫描,进行头部保护剂浓度分布以及低温保存后组织生理结构性变化对比分析。2019年初,相关数据又被送往美国专业机构进行一致性分析。中美两国的分析结果显示,此次灌流手术和低温保存实验完全达到预期,分析数据充分验证了银丰自主研发的低温保存保护剂、低温保存手术技术、程序降温设备及技术的科学性及优越性。

-196℃,是全球关注的中国温度

医学和生命科学作为关系到每一个人生存质量的关键性基础学科,一直以来都是备受瞩目的热门科技领域。银丰生命科学研究院发展的每一步也都牵动着全球亿万医学和生命科学关注者的目光,一次次轰动性的科技创新成果让银丰成为全球瞩目的中国温度。

20159月,第一位接受人体低温保存的中国人杜虹女士成为国内新闻事件,开启了国内对人体低温保存及复苏技术的讨论。来到中国为杜虹女士实施手术的美国ALCOR临床响应中心主任阿伦·德雷克(Aaron Drake)也藉此机会来到山东银丰生命科学研究院进行参观交流。银丰生命科学研究院在干细胞、人体组织和器官保存复苏等领域已经取得了丰厚的成就,这让阿伦印象深刻。同时银丰生命科学研究院对人体低温研究的远见和执着也让阿伦非常钦佩。20163月,对推动中国人体低温保存技术充满信心的阿伦·德雷克正式加入银丰生命科学研究院,成为团队的核心成员之一。

 

20178月,展文莲女士人体低温保存案例披露后,“全国首例人体低温保存在山东完成”,迅速登上全国各大媒体的重要位置。新华社、中新社、中央电视台、人民日报、中国日报、科技日报、检察日报、解放日报等中央主流媒体高度关注,先后派出记者团队来济南实地采访,并刊发大篇幅的报道;新浪、搜狐、网易、澎湃、凤凰、法制日报、北京青年报等门户网站和各地卫视等严肃新闻机构也纷纷展开采访、报道和评论,形成了全国性新闻热点。美国CNN,英国TruthTheory,新加坡联合日报,香港、马来西亚、澳大利亚等国外众多媒体也跟进转载评述,引发了国内外的强烈关注和巨大反响。

20186月,随着中国首例异地志愿者转运及人体低温保存案例取得成功,山东银丰生命科学研究院再次成为舆论热点,也再一次掀起全国范围内对人体低温保存讨论的热潮。受到这次舆论热点的带动作用,济南及山东的生命科学、生物医药、组织器官保存等生物技术产业实力也成为业内众多专家关注的焦点,银丰生命科学研究院成为科创济南的全新名片

银丰生命科学研究院相较于全球其他人体低温保存机构,具有更为完善的上下游及相关领域的研究优势和综合实力。在人体细胞、组织低温保存及临床应用上拥有丰富的成功经验。目前银丰生命科学研究院在技术手段、科研实力、设备先进性等方面均已处于国际领先水平。雄厚的实力吸引了全球越来越多的科研机构的关注。以银丰生命科学研究院为主导的国际低温医学联盟正在积极筹备中,已有来自英国、美国、澳大利亚的低温医学相关领域研究机构加入到联盟组建工作中。

-196℃,是触碰未来的中国温度

20226月19日,经过长时间的筹备与建设,银丰低温医学中心新基地正式启用,新基地、新起点、新沃土、新未来。在银丰生命延续计划背后,是银丰集团及银丰生命科学研究院正在建设的一整套极具前瞻性的生命科学和生物医疗领域产业计划,包括建立细胞组织器官库,干细胞治疗中心,基因科技产业基地,同种生物修复材料开发中心,低温医疗设备和低温保护剂制造平台等。

人体低温保存仅仅是其中一项极具前瞻性和挑战性的研究计划,是生命科学领域的勇敢探索,它就像灯塔一样,指引着生命科学、低温生物医学、组织器官保存、以生物材料+3D打印构建人工器官和新型医疗服务的发展方向,也为人类描绘出一幅真实的未来蓝图。

在人体低温保存的顶峰之下,是由医学和生命科学共同组成的连绵不断的雄伟山脉,在山东银丰生命科学研究院的引领下,未来细胞治疗、基因技术、组织器官移植、同种生物修复材料等领域必将耸立起一座又一座高峰。

人体低温保存是一扇窗,让我们得以窥见未来的模样。心存希望,手擎微光,逐梦而行,同心致远。在追光而行的旅程上,银丰生命科学研究院汇聚起千千万万个星星之火。把每一个共同的信念汇聚成照耀世界的生命之光,让中国温度,照亮每一个人的梦与希望。

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