在加利福尼亞州瓦列霍六旗探索王國遊樂園，克羅努特是一隻患有癲癇的海獅。克羅努特接受了實驗性腦部手術，科學家把健康的豬神經元移植到了它受損的海馬體裡。上圖拍攝於2020年10月5日。攝影：CHRISTIE HEMM KLOK
撰文：EMILY MULLIN
“病人”的癲癇發作越來越頻繁，情況越來越糟糕，從一個月發作一兩次變成每週數次。每次不受控的腦電活動都會向受傷的大腦傳送衝擊波，導致顫抖和意識模糊。它無法進食，幾個月裡，體重下降了近三分之一，健康狀況正在急劇惡化。
2020年10月，這位病人——7歲的海獅克羅努特，接受了實驗性腦部手術，包括在受損的海馬體中植入健康的豬神經元。現在，經過一年多的治療，克羅努特不再發作癲癇，研究負責人、加州大學的神經科學家Scott Baraban說。克羅努特的胃口和體重已經恢復正常，它更樂於社交，正在學習新事物，比如如何分辨左右。研究人員表示，這為找到治療癲癇的新方法奠定了基礎，但在應用到人類身上之前，還需要很多年。
美國大約有1.2%的人，即340萬人患有活動性癲癇。某些形式的癲癇會使人衰弱，導致人不受控地顫抖，對周圍環境渾然不知。市場上有30多種抗癲癇藥物，但這些藥物對大約三分之一的病人不起作用。
Karen Wilcox是猶他州大學藥理學與毒理學教授，沒有參與移植手術。她認為，有朝一日，Baraban和他的團隊研發的細胞療法會給目前藥物無效的癲癇病人帶來希望。
“這個方法非常有前途，”Wilcox說。她的研究重點是癲癇。
克羅努特接受移植的細胞用來抑制大腦異常活動，正是這些異常導致了癲癇。目前很多治療癲癇的藥物都是同樣的原理，但會造成很多不愉快和改變情緒的副作用，因為它們影響的是整個大腦。
“如果把治療重點集中在癲癇產生的地方，那麼我們就能避免給大腦其他地方帶來服用藥物產生的那些副作用，”她說。
克羅努特的故事
2017年，克羅努特在陸地上擱淺，無精打采，迷失方向，被送到了加州瓦列霍六旗探索王國遊樂園。由於接觸軟骨藻酸（Domoic acid），它的大腦受損；加州北部海岸的藻類和細菌大量繁殖產生了這種神經毒素。毒素聚集在小魚和貝類體內，而它們是海獅等海洋哺乳動物的食物。2014年，斯坦福大學的研究人員確認，海獅接觸軟骨藻酸後，會導致大腦損傷；損傷類似顳葉癲癇患者的情形，即這種疾病最常見的形式。
同一年，從墨西哥到阿拉斯加，太平洋西海岸沿岸出現了名為“暖水團”（the Blob）的海洋熱浪。最嚴重時，軟骨藻酸導致海獅中毒事件有244起。根據加州索薩利托海洋哺乳動物中心的資料，近年來，每年都有100多隻海獅因為軟骨藻酸中毒。很多海獅因此死去。也有關於海豹、海獺和鯨軟骨藻酸中毒的報道。
“我們看到有害藻華的範圍越來越大，持續時間越來越長，”克羅努特的長期獸醫、海洋哺乳動物中心的前醫院院長Claire Simeone說：“它們不會消失。”氣候變化使得水溫升高，化肥、雨水和廢水導致徑流增加，這些是藻華的主要原因。
2020年9月，克羅努特的情況非常糟糕。Simeone和六旗探索王國遊樂園克羅努特護理團隊的其他成員嘗試了他們所能想到的各種藥物：食慾刺激劑、止痛藥、類固醇、抗痙攣藥，但都無濟於事。
“它剩下的時間不多了，我們需要做點什麼，”她說。
克羅努特很有可能被安樂死。作為最後的努力，Simeon聯絡了Baraban。多年來，Baraban一直在研究治療癲癇的方法，包括移植取自豬胚胎的早期腦細胞。在小鼠身上，移植豬細胞可以有效阻止癲癇發作，並恢復減退的認知能力和活動能力。Simeone想，也許克羅努特可以試試同樣的技術。
Baraban同意幫忙，幾周內，他們就組建了一個由神經外科醫生、研究人員和獸醫組成的團隊，幫助進行手術。
移植手術
2020年10月6日上午，18人的團隊在舊金山附近的一家動物醫院外見面。由於新冠疫情的緣故，只有少數人能進入診所的手術室，因此克羅努特在停車場的輪床上被注射了鎮定劑。Baraban實驗室裡的神經科學家Mariana Casalia帶來了克羅努特手術所需的豬細胞。幾十年來，科學家一直在研究豬是否能為需要器官移植救命的人提供器官。包括大腦在內，豬的器官在大小和功能上都與人類的相似。
Casalia開發了一種技術，從豬胚胎中提取特殊的前體神經元，即內側神經節隆起細胞。在大腦發育過程中，這些細胞會轉移到海馬體，成為抑制性神經元，抵消大腦的過度活躍，維持腦電活動微妙的平衡。在癲癇患者的大腦內，很多抑制性神經元都消失或受損。
“這些細胞移植到小鼠體內後，徹底治癒了它們的癲癇，”Baraban說。
但Baraban和他的團隊此前從未給海獅做過手術，只給齧齒動物做過。在把豬細胞注入克羅努特體內之前，神經外科醫生首先必須找出癲癇的原因。他們利用核磁共振掃描和X射線檢查了克羅努特的海馬體。海馬體位於大腦深處，與學習和記憶有關，很容易受癲癇影響。他們在那裡發現了大腦損傷的跡象：克羅努特的海馬體左側傷痕累累，而且萎縮了。
為了平息大腦中不正常的腦電活動，外科醫生給克羅努特的海馬體左側注射了四次，每次大約5萬個細胞。在齧齒動物身上，Baraban和他的團隊通常會注射兩到三次。這些細胞裡只有大約10%—20%最終存活下來，並融入大腦。手術持續了5個小時，包括在克羅努特的頭骨上鑽一個洞，注入細胞。
手術前的那個週末，克羅努特的癲癇發作了11次。現在一年多過去了，六旗探索王國遊樂園的飼養員一次都沒觀察到。Simeone解釋說，他們在密切監測克羅努特的情況，觀察有無癲癇的神經系統症狀，比如顫抖、迷失方向、嗜眠、蹣跚。到目前為止，克羅努特還沒有表現出以上任何症狀。事實上，克羅努特似乎正在茁壯成長。它對飼養員的反應更積極，還和海獅鄰居蜜西（Missy）做了朋友。以前，它好幾天不吃東西；現在，它不僅飲食規律，體重也很穩定。
“我想，它感覺不錯，”定期探望克羅努特的Baraban說：“看到它恢復得這麼好，我非常高興。”
當然，克羅努特只是動物，不過它已經成功脫離苦海。Baraban和他的團隊需要為更多海獅進行移植，從而瞭解這個手術的安全性和有效性。然後由監管機構決定能否在人類癲癇患者身上嘗試這樣的移植。
Baraban說，克羅努特的恢復情況和移植了豬胚胎細胞的小鼠類似。在小鼠身上，移植的細胞遍佈海馬體，修復了導致癲癇的大腦神經元迴路。這些細胞還減輕了小鼠的焦慮和記憶問題。Baraban推測這些細胞在克羅努特身上起到了同樣的效果。
這一次，Baraban和他的他團隊不打算對克羅努特做更多腦部掃描。這個過程需要插管和麻醉，持續幾個小時，有風險。Baraban說，只有在克羅努特的健康狀況明顯下降或者死亡時，他們才會進行更多掃描。
手術無法逆轉克羅努特的大腦已有的損傷，但可以透過預防後續的癲癇發作，來阻止進一步損傷。克羅努特可能還會面臨精神方面的挑戰，它的飼養員現在希望它能活到30歲，這是圈養海獅的平均壽命。
Baraban和Simeone希望治療更多軟骨藻酸中毒的圈養海獅，從而追蹤這些動物的健康狀況。如果手術成功，他們想在康復中心治療海獅，之後再把它們放歸野外。雖然手術可以讓更多海獅受益，但Simeone表示，從長遠看，這不是解決有害藻華的辦法。
除了海洋哺乳動物，這種手術也有望治療藥物無效的癲癇患者。
“科學家所做的事情非常重要，說明有治療癲癇的其他辦法，”癲癇基金會的首席科學官、紐約大學的神經學家Jacqueline French說。
目前的癲癇治療
對於一些癲癇患者來說，手術是另一個選擇。神經外科醫生可以植入作為大腦起搏器的裝置，也可以切除大腦中發生癲癇的部分割槽域。但這些手術是侵入性的，會帶來行為和認知方面的副作用。
移植豬細胞並非完全沒有風險。主要問題在於，免疫系統可能排斥移植的細胞，導致腫塊和大腦進一步損傷。
把豬的器官用於等待移植的患者，主要障礙來自免疫排斥。在最近的突破中，紐約大學的研究人員克服了這種排斥反應，他們把轉基因豬的腎臟移植到了一名腦死亡、靠呼吸機維持生命的女性體內。手術中用的豬經過改造，缺少一種會迅速導致免疫排斥的基因。在實驗過程中，肝臟工作了兩天時間。11月時的第二次實驗也出現了類似結果。
在大腦中，免疫反應和炎症被嚴格控制，因此不太可能發生排斥反應。在手術期間和之後，克羅努特服用了一段時間免疫抑制藥物，以確保身體不會排斥這些細胞。為了避免人體的免疫反應，Baraban說，豬胚胎被改造成缺少某些免疫基因，以作為神經細胞安全來源。
然而，豬是否是細胞的最佳來源還有待觀察。癲癇研究人員一直猜測，人類胚胎的胎兒細胞也許能緩解大腦的癲癇發作。但從胎兒組織獲取這些細胞違背倫理，這也是為什麼研究人員轉向了其他可能的來源：患者。
哈佛大學和其他地方的科學家正在重新改造人類面板細胞，使之成為胚胎狀態，然後誘使它們成為早期抑制性神經元。這些重新改造的細胞已被證明，可以減輕小鼠的癲癇。舊金山的一家生物科技公司紐諾納公司（Neurona Therapeutics）正在培育這類幹細胞，希望能用它們治療各種腦部疾病患者。
杜克大學的神經外科醫生Derek Southwell對於把克羅努特的康復成為治癒，持謹慎態度。首先，很難測量人類患者的癲癇活動，更不用說動物了。而且，科學家也不清楚有多少移植的細胞存活下來，融入了克羅努特的大腦。
此前，在帕金森患者身上，也曾移植過豬腦細胞，第一次是在20世紀90年代末，第二次是在2017年，結果乏善可陳。一個可能的原因是參加試驗的患者病情過於嚴重，劍橋大學的神經學家Roger Barker說。另一個原因在於太多細胞在融入大腦前已死亡。
在癲癇患者身上嘗試這樣的手術之前，有很多細節要考慮：確切的細胞型別、需要的細胞數量、注射位置。細胞太多可能導致大腦裡形成腫瘤。
“我們必須進行大量實驗，才能確保所做的事情有益無害，”French說。
（譯者：Sky4）
