Ideea de a îngheţa oameni, pentru a-i decongela mai târziu în perfectă stare, este una care a făcut carieră în domeniul ştiinţifico-fantastic. Deşi inducerea hibernării prin îngheţare este departe de punerea practică, putem totuşi îngheţa şi stoca celule, ţesuturi şi organe - iar aceasta reprezintă o realizare medicală şi ştiinţifică de o extraordinară importanţă.

 



Unul dintre factorii care contribuie la criza organelor necesare pentru realizarea transplanturilor îl reprezintă dificultate de a transporta organele de la donator la primitor, fără ca acestea să se degradeze prea mult. Există adesea crize generate de lipsa sângelui şi a plasmei, care sunt necesare în mai toate operaţiile şi urgenţele medicale care implică traume. Din păcate celulele roşii nu pot fi păstrate mai mult de 42 de zile, iar trombocitele nu rezistă mai mult de 8 zile.

 

 

Conceptual, provocarea este similară celei din industria alimentară: cum să menţii o distribuţie egală tot timpul anului, deşi furnizarea nu este echilibrată pe toată perioada menţionată.

Progresele recente în biologia celulelor stem şi în medicina regenerativă, odată cu îmbătrânirea populaţiei, înseamnă că nevoia de a stoca şi de a transporta celule şi ţesuturi este mai importantă ca niciodată. Să ne amintim că două treimi din corpul nostru este format din apă...


Îngheţarea

În anii 50 ai secolului trecut Polge şi Lovelock au reuşit să criogeneze spermatozoizi, care, odată dezgheţaţi, puteau fi utilizaţi pentru a fecunda ovule. Aceasta a fost o realizare remarcabilă şi formează şi astăzi baza tratamentelor de fecundare in vitro.

Metoda folosită a reuşit să depăşească problema cheie: tendinţa gheţii de a forma cristale. În fapt, apa şi gheaţa au caracteristici unice. Ştim de la şcoală că solidele sunt mai dense decât lichidele, care la rândul lor sunt mai dense decât gazele - şi cu toate acestea aisbergurile plutesc. Asta arată cum cristalele de gheaţă ocupă mai mult spaţiu decât apa (având o densitate mai mică). Această proprietate poate fi letală în procesul de îngheţare a celulelor din cauza efectului de expansiune, dar şi pentru că se concentrează sare în celule. Pentru a evita această problemă cercetătorii au inventat câteva soluţii.

O soluţie este de a adăuga solvenţi organici care schimbă comportamentul apei, formând o substanţă asemănătoare sticlei, reducând nivelul de deteriorare generat de îngheţare.

O altă soluţie constă în modificarea ratei îngheţării celulelor, permiţându-le să se deshidrateze, reducând deci conţinutul de apă şi amploarea expansiunii. Succesul acestor metode se poate observa în miile de cazuri reuşite de naşteri pe baza embrionilor criogenaţi.


Antigelul naturii

În ciuda acestui succes, există multe celule şi ţesuturi care nu pot fi criogenate; ar fi un beneficiu deosebit dacă s-ar reduce cantitatea de solvenţi organici adăugaţi celulelor. În mod ideal, aceşti solvenţi ar trebui eliminaţi complet înainte de transplant. Aşa că mulţi cercetători privesc spre natură pentru inspiraţie: anumite specii de broască, de exemplu, pot supravieţui îngheţării prin producerea unei mari concentraţii de zahăr, pentru a proteja celulele.

Interesul meu se îndreaptă către "glicoproteina antigel" care permite peştilor din Oceanul Artic să supravieţuiască la temperaturi sub zero grade Celsius.

Una dintre proprietăţile acestor proteine este aceea că nu doar scad temperatura de îngheţ (cam ce face antigelul la maşină), ci şi opresc dezvoltarea cristalelor de gheaţă care se formează în peşte. Proteinile anti-îngheţ au rol foarte important în procesul de crioprezervare.

Această chestiune are o importanţă uriaşă în alte domenii. De exemplu, limba noastră poate depista cristale de doar 50 microni; aşa că industria îngheţatei doreşte să producă îngheţată în care cristalele să aibă o dimensiune mai mică. S-au realizat cercetări extinse în domeniul aditivilor, cunoscuţi drept proteine de structurare a gheţii, pentru a realiza îngheţata perfectă.

Dar există şi o problemă. Proteinele anti-îngheţ sunt scumpe şi nu uşor de sintetizat. Pentru a rezolva această problemă echipa mea (dar şi alte echipe) a creat polimeri sintetici, plastic solubil în apă, care poate executa aceeaşi funcţie ca şi proteinele anti-îngheţ. Atunci când adăugăm aceşti polimeri în celulele de sânge putem observa o îmbunătăţire a crioprezervării lor, care, sperăm noi, va duce la o îmbunătăţire a procesului de stocare a unei palete largi de celule.

Data viitoare când adăugaţi un cub de gheaţă băuturii şi acesta pluteşte la suprafaţa apei, gândiţi-vă că este vorba despre un aspect remarcabil al naturii. De asemenea, gândiţi-vă la uluitorul fapt că viaţa se poate dezvolta la temperaturi sub zero grade Celsius. Apreciind aceste lucruri, putem aprecia evoluţia şi, de asemenea, putem pune întrebări ştiinţifice interesante care, într-o bună zi, s-ar putea să ne salveze vieţile.

Traducere după frogs-and-fish-can-help-us-learn-how-to-freeze-humans