Jei jums reikia naujo inksto, pakaitinės širdies ar kito gyvybiškai svarbaus organo, neturite daug galimybių. Taip yra todėl, kad kai kalbama apie sveikų žmogaus organų transplantacijas, kurie gali išgelbėti gyvybes, tarp pasiūlos ir paklausos yra didžiulis plyšys.
2013 m. JAV buvo persodinti 26 517 organai, tačiau laukiančiųjų sąraše yra daugiau nei 120 000 pacientų. Paprasčiau tariant, visiems nėra pakankamai aukų.
Dar blogiau, kad kartais turimi organai yra švaistomi, nes, pašalinus juos iš donoro, jie neturi daug laiko.
Šiuo metu geriausia, ką galime padaryti, yra laikyti jas specialiame tirpale, šiek tiek aukštesniame nei 0 laipsnių Celsijaus, vieną ar dvi dienas, o tai neleidžia daug laiko surasti pacientams, kurie yra visiškai suderinami gavėjai, kad juos gautų.
Bet yra galimas atsakymas. Jei mokslininkai rastų būdą užšaldyti organus ir sugrąžinti juos nepadarydami žalos, galbūt galėtume juos laikyti savaites ar mėnesius.
Tą patį galima padaryti su laboratorijoje suprojektuotais organais, jei mes galime juos sukurti. Turint tai omenyje, „Organ Preservation Alliance“, labdaros organizacija, priklausanti Singularity universiteto laboratorijoms NASA tyrimų parke Kalifornijoje, planuoja įsteigti milijonierių prizą tiems, kurie skatina daryti pažangą šioje srityje.
Ar įmanoma užšaldyti?
Taigi, ar galime apžvelgti laiką, kai transplantacijos chirurgai atidaro šaldiklius ir pasirenka inkstus, kepenis ar širdis, kad galėtų atlikti gelbėjimo operacijas?
Mokslininkai 40 metų konservavo arba sėkmingai šaldė mažas žmogaus ląstelių grupes.
Jie apsaugo ląsteles užtvindžiusias kiaušialąstes ir embrionus vadinamųjų krioprotektantų junginių tirpalais, kurie neleidžia susidaryti ledo kristalams, kurie gali sunaikinti ląsteles, taip pat apsaugo juos nuo mirtino susitraukimo.
Deja, bandydami įgyvendinti šį procesą platesniu mastu, jie susiduria su didelėmis kliūtimis, nes sudėtingiausių organų ir audinių architektūra yra daug labiau pažeidžiama dėl ledo kristalų daromos žalos.
Tačiau nedidelė tyrėjų grupė nepasidavė ir ruošiasi iššūkiui, iš dalies vadovaudamasi gamtos įkalčiais.
Pavyzdžiui, ledo žuvys Antarktidoje išgyvena labai šaltus vandenis esant –2 laipsnių Celsijaus dėka antifrizo baltymų (AFP), kurie sumažina jų kūno skysčių užšalimo taškus ir jungiasi su Ledo kristalai, kad sustabdytų jo plitimą.
Tyrėjai panaudojo tirpalus, kuriuose yra Antarkties ledinių žuvų AFP, kad būtų išsaugota žiurkių širdis iki 24 valandų esant keliems laipsniams žemiau nulio.
Tačiau žemesnėje temperatūroje šio gyvūno AFP atsiranda neigiamas poveikis: jie verčia formuoti ledo kristalus, kad susidarytų aštrūs taškai, pradurti ląstelių membranas.
Kitas naudingas galėtų būti kitas antifrizo junginys, neseniai atrastas Aliaskos vabale, galintis toleruoti -60 ° C.
Tačiau vien tik antifrizo sudedamosios dalys šio darbo neatliks. Taip yra todėl, kad užšalimas taip pat sunaikina ląsteles, veikdamas skysčių srautą iš jų ir iš jų.
Tarpų tarp ląstelių susidaro ledas, todėl sumažėja skysčio tūris ir padidėja ištirpusių druskų bei kitų jonų koncentracija. Vanduo bėga iš ląstelių į išorę tam, kad kompensuotų, todėl jos išsenka ir miršta.
Ovuolėse ir embrionuose yra labai naudingi kriopreparatai, tokie kaip glicerolis: jie ne tik išstumia vandenį, kad būtų išvengta ledo susidarymo ląstelėse, bet ir padeda išvengti ląstelių susitraukimo ir mirties.
Problema ta, kad šie junginiai negali veikti tuo pačiu stebuklu organuose. Viena vertus, audinių ląstelės yra daug jautresnės skverbtis į ledus.
Ir net kai ląstelės yra apsaugotos, tarpai tarp jų susidarantys ledo kristalai sunaikina tarpląstelines struktūras, kurios palaiko organą ir palengvina jo funkciją.
Vitrifikacija
Vienas iš būdų išvengti apledėjimo pavojų yra užkirsti kelią jo atsiradimui. Štai kodėl kai kurie mokslininkai yra pasiryžę technikai, vadinamai stiklinimu, kai audiniai taip atšąla, kad tampa stiklu be ledo.
Metodas jau naudojamas kai kuriose vaisingumo klinikose ir davė kol kas daugiausiai vilčių teikiančių rezultatų dėl sudėtingų audinių išsaugojimo.
Pavyzdžiui, 2000 m. Mike'as Tayloras ir jo kolegos iš „Cell and Tissue Systems“ Čarlstono mieste, Pietų Karolinoje, stiklino 5 cm ilgio triušio venos segmentus, kurie yra tarp ląstelių ir organų sudėtingumas ir parodė, kad jie išlaiko didžiąją dalį savo funkcijų po šildymo.
Po dvejų metų Gregas Fahy ir jo kolegos iš „21-Century Medicine“, Kalifornijoje įsikūrusios kriokonservavimo tyrimų bendrovės, padarė perversmą: jie sutrumpino triušio inkstą, palaikydami žemesnę nei stiklinės temperatūros - Triušiui, kuris gyveno 48 dienas prieš skerdimą, jį atšildyti ir persodinti 10 minučių 122 laipsnių Celsijaus temperatūroje 10 minučių.
„Tai buvo pirmas kartas, kai gyvybiškai svarbus organas su vėlesne gyvenimo atrama buvo konservuotas ir persodintas“, - sako Fahy. "Tai buvo įrodymas, kad tai buvo realus pasiūlymas".
Bet inkstai neveikė taip gerai, kaip sveika versija, daugiausia dėl to, kad tam tikra dalis - medulė - užtrukdavo ilgiau, kad absorbuotų krioprotektoriaus tirpalą, o tai reiškė, kad atitirpinant ant jo susidarė šiek tiek ledo.
„Nors buvome puikios nuotaikos, mes taip pat žinojome, kad turime tobulėti“, - priduria Fahy.
„Tai yra arčiausiai mūsų pasiekta“, - sako Tayloras, pridėdamas įspėjamąjį raštelį. "Tai buvo daugiau nei prieš 10 metų, ir jei technika buvo pakankamai tvirta, tada turėjo būti pateiktos ataskaitos ir tolesni tyrimai, patvirtinantys išvadą - to, kas dar neegzistavo."
Iš dalies pažanga buvo lėta, sako Fahy, nes nustojo gaminti chemikalą, kuris buvo pagrindinė jo metodo dalis. Tačiau jo grupė atsigavo ir žengė žingsnį į priekį: kasmetiniame kriobiologijos draugijos susirinkime 2013 m. Fahy pristatė metodą, leidžiantį laidą greičiau įkrauti krioprotektoriais.
Nepaisant Fahy optimizmo, akivaizdu, kad norint išsaugoti didelius organus, stiklinimas kelia keletą sunkių iššūkių. Pirmiausia reikia turėti dideles krioprotektorių koncentracijas (bent penkis kartus didesnes nei įprasto lėto aušinimo metu), galinčias apsinuodyti ląsteles ir audinius, kuriuos jos turėtų apsaugoti.
Problema paaštrėja esant didesniems audiniams, nes junginiams pakrauti reikia daugiau laiko, o tai reiškia, kad lėtesnis aušinimo laikas ir daugiau galimybių toksiniam poveikiui atsirasti. Be to, jei aušinimas vyksta per greitai arba pasiekia per žemą temperatūrą, gali atsirasti įtrūkimų.
Šis ypač subtilus šildymo procesas sukelia daugiau kliūčių. Jei stiklintas mėginys greitai ar gana nevienodai kaitina, stiklinimas suteikia galimybę kristalizuotis, gali įvykti procesas, vadinamas devitrifikacija, ir vėl gali atsirasti įtrūkimai.
(Tai) yra iššūkis, kurio mes dar nenugalėjome ", - sako kriobiologas ir Minesotos universiteto inžinierius Johnas Bischofas.„ Ribojantis veiksnys yra greitis ir tolygumas, kurį mes galime atitirpinti. "Ir taip yra todėl, kad Atšilimas paprastai atliekamas iš išorės į vidų.
Praėjusiais metais Bischofas ir magistro laipsnio studentas Michaelas Etheridge'as pasiūlė problemos sprendimo būdą: pridėti magnetinių nanodalelių prie krioprotekto tirpalo.
Idėja yra ta, kad dalelės išsisklaido per audinį ir, sužadintos magnetinių laukų, greitai ir tolygiai įkaista. Šiuo metu duetas dirba su Tayloru ir jo kolegomis, kad išbandytų metodą triušių arterijose.
Ledas veiksme
Dažniausiai pažanga šioje srityje padaryta bandymų ir klaidų būdu: tiriant sprendimų derinius ir užšalimo bei atitirpinimo metodus.
Tačiau tyrėjai taip pat pradėjo naudotis naujomis technologijomis, norėdami atidžiau ištirti, kaip ledas elgiasi ląstelėse ir audiniuose.
Jei procesai suprantami išsamiai, galima tikėtis, kad bus galima sukurti novatoriškus ir efektyvesnius metodus jiems valdyti.
Per pastaruosius 12 mėnesių šioje srityje padaryta reikšminga pažanga. Tayloras, dirbantis su Yoed'u Rabinu, Pitsburgo Carnegie Mellon universiteto mechanikos inžinieriumi, pristatė naują įrenginį, leidžiantį vaizduoti didelės raiškos spalvotus šiluminius atvaizdus ant didelės apimties audinių.
Tuo tarpu Jensas Karlssonas iš Pensilvanijos Villanova universiteto neseniai užfiksavo ypač lėtai judančių mikroskopinių vaizdo įrašų sekas nuo to momento, kai ledas patenka į mažas kišenes tarp dviejų sandariai surištų ląstelių ir po to jose sukelia kristalizaciją.
Šių metodų perspektyvos galėtų suteikti naujų idėjų, kaip manipuliuoti užšalimo procesu, sako Karlssonas, kuris bando išsiaiškinti, kaip audinius šaldyti, atidžiai kontroliuodamas užšalimo ir atšildymo procesą, o ne per stiklinimas.
Viena iš galimybių yra genetiškai suprojektuoti ląsteles, kurias galima įtikinti, kad susidarytų ląstelių-ląstelių jungtys, galinčios atsispirti kriokonservacijai. Kita užduotis būtų rasti būdą, kaip nukreipti tarpląstelinio ledo susidarymą, kad jis nepaveiktų organo funkcijos.
Karlssonas taip pat nori naudoti kompiuterinius užšaldymo proceso modeliavimus, kad efektyviai išbandytų milijonus galimų protokolų.
„Mums reikia šių tipų priemonių, kad paspartintume pažangą“, - sako Karlssonas, kuris užduotį lygina su „bandymu pasiekti mėnulį su dalelė lėšų, skirtų toms pastangoms“.
Net ir turėdami ribotus išteklius, ši teritorija parodė, kad mažas audinys, pavyzdžiui, kraujagyslių segmentas, yra praktiškas šaldymas be ledo. „Kliūtis, kuri išlieka ir kuri yra svarbi, - sako Tayloras, - yra pritaikyti ją žmogaus organui“.
Karlssonui, kuris įtaria, kad tokios pastangos „gali atsitrenkti į sieną“ prieš tai, kai stiklinimas kada nors tarnauja žmogaus organams, užšalimo metodai (arba tai, ką jis vadina ledo metodais) yra lygus ar net kelias Patikimesnis link sėkmės.
Tačiau yra viena paskutinė mintis, į kurią reikia žiūrėti rimtai. „Nei vienas šaltojo konservavimo būdas nepasiūlo 100% komponentinių ląstelių“, - sako Tayloras.
"Daugelyje atvejų tai gali būti toleruojama, tačiau vienam organui tai gali reikšti didelę žalą, padarytą atliekant atstatymą po saugojimo ar transplantacijos."
Galų gale, tai reiškia, kad nesvarbu, ar pavyzdziai yra gerai konservuoti, jie tikriausiai bus prastesnės kokybės, palyginti su naujai įsigytais organais.
Šaltinis: www.DiarioSalud.net
