Ime kriobiologija oziroma kriokonzervacija napačno usmerja pozornost. Ob tem si bralec pogosto predstavlja zmrzovanje: telo, spremenjeno v led kot kos mesa v zamrzovalniku. Dejanski cilj je nekoliko drugačen in precej bolj natančen, opiše pa ga besedna zveza, ki se zdi skoraj protislovna: ohranjanje brez zmrzovanja. Postopek, ki to omogoča, je vitrifikacija, in v nadaljevanju je strnjeno razloženo, kaj vitrifikacija je, kaj z njo pridobimo in, enako pomembno, česa ne dosežemo.
Prehod telesa v steklasto stanje
Vitrifikacija je postopek, pri katerem tekočina preide v trdno stanje, ne da bi se pri tem oblikovali kristali. Beseda izhaja iz latinske besede vitrum, ki pomeni steklo, zato je primerjava s steklom ustrezna. Večina tekočin pri ohlajanju kristalizira. Če jih ob ustrezni uporabi krioprotektantov ohlajamo pravilno, pa postajajo vse bolj viskozne, dokler se ne utrdijo v togo, neurejeno trdno snov. Kristali se ne oblikujejo. Molekule ostanejo razporejene približno tako kot v tekočem stanju, vendar se ne morejo več prosto premikati.
Pri kriokonzervaciji je to razlika med uničenimi in ohranjenimi možgani. Vodo v telesnih celicah v veliki meri nadomestimo s krioprotektanti, nato pa tkivo ohlajamo, dokler ne doseže temperature steklastega prehoda, približno med -120 °C in -135 °C, ter se strdi. Rezultat ni zamrznjeno telo, temveč tkivo v steklastem stanju, v katerem se procesi razkroja praktično ustavijo.
Kaj vitrifikacija doseže
Če je izvedena pravilno, vitrifikacija hkrati doseže štiri stvari:
- Preprečuje nastajanje ledenih kristalov, zato do mehanskega raztrganja tkiva, značilnega za zmrzovanje, ne pride.
- Ohranja celično in strukturno zgradbo tkiva, predvsem nevronske povezave v možganih.
- Kemične in biološke reakcije upočasni skoraj do popolne zaustavitve, zato se razkroj praktično ustavi.
- Ohranja informacijski vzorec v tkivu, torej strukture, ki so pomembne za osebne spomine in identiteto, dovolj dobro, da bi jih prihodnja tehnologija morda lahko popravila in obnovila.
Prav zadnja točka je osrednja zamisel biostaze, in neposredno se navezuje na to, kaj je biostaza: če ohranimo ključno možgansko strukturo, ohranimo tudi informacijo o osebi, čeprav je današnja tehnologija še ne zna obnoviti.
Česa vitrifikacija ne doseže
Tu je poštenost pomembnejša od navdušenja. Vitrifikacija ne obudi življenja. Ne odpravi staranja in ne pozdravi bolezni, zaradi katere je oseba umrla. Sama po sebi tudi ne zagotavlja, da bo kdor koli kdaj oživljen. Njena naloga je predvsem dovolj dobro ohraniti fizično podlago osebe, da vprašanje morebitne oživitve ostane odprto, namesto da bi ga dokončno zaprla pogreb ali upepelitev. Gre za možnost, da bi prihodnja medicina nekoč nadaljevala tam, kjer današnja ne more, vendar oživitev trenutno ni mogoča.
Vse nadaljnje možnosti so odvisne od tega, ali je vitrifikacija izvedena pravilno. Če bi poškodbe zaradi zmrzovanja v prvih urah uničile možgansko strukturo, je nobena prihodnja medicina ne bi mogla znova vzpostaviti, saj bi bila ključna informacija izgubljena. Vitrifikacija lahko pomeni razliko med ohranitvijo ključne možganske strukture in shranjevanjem nepopravljivo poškodovanega tkiva. Zato je v središču tega, kako danes dejansko poteka kriokonzervacija.
Kdaj je fiksacija boljša izbira
Uspešna vitrifikacija je odvisna od tega, ali krioprotektant doseže vsa tkiva, kar zahteva dovolj ohranjen in enakomeren pretok skozi žilje. Kadar je ishemična poškodba že huda, pretok skozi žilje ni več enakomeren, zato se ledeni kristali lahko pojavijo prav na najpomembnejših mestih. Za takšne primere obstaja druga metoda: aldehidno stabilizirana kriokonzervacija oziroma ASC.
ASC se začne s perfuzijo možganov z glutaraldehidom, fiksativom, ki beljakovine med seboj poveže. Razkroj se ustavi takoj, struktura pa je zaklenjena še pred začetkom ohlajanja. Ko je tkivo stabilizirano, se lahko koncentracija krioprotektanta postopno zviša na približno 65 % etilen glikola, nato pa se možgansko tkivo vitrificira pri temperaturi blizu -135 °C za dolgotrajno shranjevanje.
Dokazi o ohranitvi strukture pri tej metodi so razmeroma neposredni. Z metodo ASC je bila sinaptična povezanost v celotnih možganih prašiča ohranjena dovolj dobro, da je metoda prejela nagrado Brain Preservation Foundation za velike sesalce. To so po ponovnem segretju preverili s 3D elektronsko mikroskopijo.
Kompromis je resničen in ga je treba povedati odkrito. Fiksacije s sedanjim znanjem in tehnologijo ni mogoče obrniti. Glutaraldehid lahko konektom ohrani z izjemno natančnostjo, vendar to doseže s kemičnim povezovanjem beljakovin, zaradi česar tkiva ne bi bilo mogoče znova biološko oživiti. ASC ohrani strukturni vzorec, vendar ne ohrani možnosti biološke obnovitve prvotnega tkiva. To odpira filozofsko vprašanje kontinuitete osebe.
Zato ASC ni privzeta izbira. Kjer je perfuzija dobra, vitrifikacija ohranja možnost strukturne ohranitve in morebitne prihodnje biološke obnovitve. ASC uporabimo, kadar bi brez nje prišlo do popolne izgube strukture.
Povzetek: Sodobna kriokonzervacija želi tkivo vitrificirati, ne zamrzniti. Krioprotektanti zmanjšajo nastajanje ledenih kristalov, tako da lahko biološka struktura preide v stabilno, steklu podobno stanje.
Raziščite to praktično orodje
Uporabite interaktivno orodje za raziskovanje vprašanja v tem članku.
Nalaganje interaktivnega orodja …
Nadaljnje branje