Kaj je biostaza (znana tudi kot krionika)?

Začnimo z neprijetnim dejstvom, iz katerega izhaja vse ostalo: beseda mrtev v medicini nikoli ni imela povsem enoznačnega pomena. Človeka, ki je leta 1950 utonil v mrzli vodi, bi po takratnih merilih razglasili za mrtvega, danes pa bi ga ob ustreznem oživljanju in previdnem ogrevanju pogosto lahko rešili. Smrt ni trenutek. Gre za proces, meja, ki jo pri njem določimo, pa se premika z napredkom medicine.

Biostaza to jemlje resno in postavlja neposredno vprašanje. Recimo, da je sodobna medicina pri nekom izčrpala vse možnosti. Fizična struktura, ki je ta oseba, je še nedotaknjena. Ali moramo dopustiti, da se ta struktura nepovratno izgubi? Biostaza je poskus, da bi na to vprašanje odgovorili nikalno. Ni obljuba, da bo prihodnost popravila vse. Pomeni odločitev, da informacij ne uničimo, dokler možnost prihodnje pomoči ni dokončno izključena. Na tem izhodišču temelji preostanek tega vodnika. Zato razčistimo štiri stvari: kaj biostaza je, zakaj jo izvajamo, kje je resnično zahtevna in zakaj smo kljub temu optimistični.

Kaj biostaza dejansko je

Biostaza je stanje, v katerem so biološki procesi močno upočasnjeni ali zaustavljeni, struktura organizma pa ostane ohranjena. Kemijske reakcije so pri zelo nizkih temperaturah močno upočasnjene, zgradba pa lahko načeloma ostane ohranjena zelo dolgo. Celotno področje izhaja iz razumevanja smrti kot procesa, ne kot enkratnega trenutka.

Takšni mehanizmi v naravi obstajajo že dolgo pred pojavom človeka. Vodni medvedki in nekatere žabe lahko začasno ustavijo presnovo, da preživijo zmrzovanje ali popolno izsušitev, nato pa znova postanejo dejavni. Arktične ribe uporabljajo drugačno strategijo: tudi v vodi pod lediščem lahko ostanejo dejavne, saj njihove beljakovine proti zmrzovanju zavirajo rast ledenih kristalov. Začasna zaustavitev življenjskih procesov ob ohranitvi organizma ni znanstvena fantastika, saj jo pri nekaterih organizmih, denimo vodnih medvedkih, najdemo v naravi. Lesna žaba to doseže s pomočjo posebnih biokemijskih mehanizmov. Ko se začne zmrzovanje, jetra sprostijo glukozo, ki se razporedi po tkivih. Glukoza je naravni krioprotektant. Preprečuje nastajanje ledu v celicah, medtem ko voda okoli njih zmrzne. Biostaza je inženirski projekt, katerega cilj je s pomočjo medicinskih postopkov doseči nekaj podobnega tudi pri človeku.

Postopek, s katerim želimo to doseči, imenujemo krionika, pri čemer je pomembno razlikovati med krioniko in biostazo. Biostaza je stanje, v katerem so procesi zaustavljeni, struktura pa ohranjena. Krionika je postopek, s katerim osebo po pravni smrti skušamo pripraviti na takšno dolgoročno ohranjanje. Najprej sledi hitro hlajenje, nato perfuzija, pri kateri telesno vodo nadomestimo s krioprotektivnimi sredstvi. Sledi vitrifikacija, pri kateri tkivo namesto škodljivega nastajanja ledu preide v steklu podobno stanje. Nazadnje sledi dolgotrajno shranjevanje pri -196 °C, kjer biološki čas praktično zastane. Naslednji članek pojasnjuje, zakaj se uporablja prav ta temperatura in kako jo je mogoče dolgoročno vzdrževati.

Zakaj to počnemo

Pri tem pogosto spregledamo pomemben vidik. Razlog za ta postopek ni fascinacija s tekočim dušikom. Smrt je bila skozi večino človeške zgodovine neizogibna posledica bolezni, poškodb in staranja. Vsak dan umre približno 150,000 ljudi, mnogi zaradi vzrokov, ki so nekoč pomenili gotovo smrt, danes pa so ozdravljivi ali bi lahko postali ozdravljivi v bližnji prihodnosti. Ko rečemo, da je nekdo mrtev, včasih pravzaprav mislimo, da vzroka njegove smrti z današnjimi metodami še ne znamo odpraviti, in beseda še opravlja izjemno velik del dela v tem stavku.

S tega vidika je biostaza možnost, ki želi zmanjšati tveganje nepovratne izgube bolnikove biološke strukture. Pogreb in upepelitev pomenita, da je verjetnost poznejše oživitve natanko nič. Biostaza ponuja vsaj majhno možnost, večjo od nič, da bo struktura, ki nosi identiteto osebe, ohranjena dovolj dolgo za prihodnje medicinske posege. Za razumevanje pomena tega pristopa ni treba predpostavljati, da je oživitev verjetna: tudi majhna možnost je večja od nikakršne, če alternativi pomenita dokončno izgubo. Če postopek ne uspe, osebe ne bo mogoče oživiti. Če bi v prihodnosti uspel, bi lahko omogočil vrnitev človeka v življenje. To je argument, ki temelji na pričakovani vrednosti, ne na veri. Podobno logiko uporabljamo pri varnostnih pasovih in zavarovanjih, vendar gre tu za najtežjo možno izgubo.

Kaj pravzaprav ohranjamo

Temeljna predpostavka je preprosta: identitete ne določajo posamezni atomi, temveč način, kako so organizirani. Spomini, osebnost in občutek lastne identitete so povezani s fizično strukturo možganov, z organizacijo približno 86 milijard nevronov in njihovih povezav. Atomi sami se nenehno menjajo, medtem ko ostajamo isti; ohranja se razporeditev. To podrobneje obravnava besedilo spomin, identiteta in možgani, bolj poljudno pa besedilo kaj vas dela vas.

Če to drži, cilj ohranjanja ni, da bi celice ostale presnovno dejavne, temveč da bi informacija ostala nespremenjena. Vitrificirani možgani ne delujejo, vendar je ob ohranjeni strukturi fizično še vedno navzoč vzorec, povezan z identiteto osebe, podobno kot besedilo knjige obstaja tudi takrat, ko ga nihče ne bere. Če ohranimo strukturo, ohranimo tudi osebo, kljub vrzeli, ki je današnja tehnologija še ne zna premostiti. To spoznanje biostazo opredeli kot inženirski cilj, ne zgolj kot upanje.

Pošten seznam izzivov

Tu je pomembnejša natančnost kot navdušenje, zato sledi neolepšana različica. Tega ne skrivamo in javno predstavljamo tudi ključne ugovore.

• Danes nihče ne zna oživiti kriogensko ohranjenega človeka. Tehnologija, ki bi odpravila vzrok smrti in ponovno vzpostavila delovanje organizma, še ne obstaja. Odkrito povemo, da oživitev trenutno ni mogoča. Biostaza naj bi ustvarila časovno možnost, vendar postopki prihodnje oživitve še niso razviti.
• Ob pravni smrti se začne tekma s časom. Ko srce obstane, se v možganih začnejo procesi razgradnje, vsaka minuta zamude pa zmanjšuje natančnost ohranjene strukture. Pomemben del postopka je omejevanje celičnega razpada: bolnika je treba čim hitreje doseči in začeti hladiti.
• Vitrifikacija je učinkovita, vendar ni popolna. Krioprotektivna sredstva so do določene mere strupena, perfuzija pa nikoli ni povsem enakomerna, zato lahko pride do poškodb. Izhodišče je, da lahko poškodbe prizadenejo tkivo, medtem ko bi lahko bistvena strukturna informacija ostala dovolj ohranjena za morebitno prihodnje popravilo.
• Organizacija mora delovati dlje, kot traja življenje posameznega bolnika. Shramba mora ostati stabilna in financirana desetletja, morda stoletja. To je institucionalni in finančni problem prav toliko kot znanstveni. Zato vprašanje, kaj se zgodi, če izvajalec preneha delovati, zahteva resen odgovor, ne zgolj skomiga z rameni.

Zakaj smo kljub temu optimistični

Zakaj torej to počnemo, čeprav poznamo vse te izzive? Ker gre pri teh izzivih predvsem za probleme, ki jih je mogoče obravnavati z inženirskimi in organizacijskimi pristopi, razvoj tehnologije pa napreduje.

Najgloblji razlog je prej omenjeno spoznanje o strukturi. Ni treba ohraniti človeka biološko živega, dovolj je ohraniti njegov vzorec nedotaknjen. Pri -196 °C so biološki in kemijski procesi močno upočasnjeni, kar omogoča zelo dolgoročno ohranjanje strukture. Poleg tega se razvijajo tehnologije, ki bi lahko nekoč omogočile popravilo, od metod na molekularni ravni do naprednega slikanja in rekonstrukcije z visoko ločljivostjo. Možne poti opisujemo v besedilih kako bi lahko dosegli oživitev in stava na nanotehnologijo. Nič od tega ne zahteva nove fizike. Oživitev bi bilo mogoče obravnavati kot izjemno zahteven inženirski ter biomedicinski problem, ki presega današnje zmožnosti, vendar spada med probleme, ki jih je človeštvo skozi zgodovino vztrajno reševalo.

Naravni pojavi kažejo, da je mogoče pri nekaterih organizmih življenjske procese začasno močno upočasniti. Človeške zarodke kriogensko ohranjajo v stotinah tisočih primerov, po odmrznitvi pa se lahko iz njih razvijejo nosečnosti in rodijo otroci. Tudi raziskave dolgoročnejšega ohranjanja celih organov postopoma napredujejo. Vodni medvedek seveda ne ve, da počne nekaj izjemnega. Začasna zaustavitev bioloških procesov in njihova ponovna vzpostavitev sta resnična biološka pojava; biostaza želi ta načela razširiti tudi na človeka.

Takšna odločitev temelji na jasnem zavedanju negotovosti in je izhodišče za delo pri Tomorrow.bio. Preostanek vodnika podrobneje predstavi znanost o ohranjanju in medicinske postopke v prvih minutah. Obravnava tudi financiranje dolgoročnega delovanja ter argumente za in proti. Začnete lahko pri temi, do katere ste najbolj zadržani.

Za nadaljnje branje

• Za koga je biostaza primerna?
• Zakaj poteka kriokonzervacija pri -196 °C?
• Kako bi lahko dosegli oživitev
• Ključni slovar