Ja jums ir nepieciešama jauna niere, rezerves sirds vai cits svarīgs orgāns, jums nav daudz iespēju. Tas ir tāpēc, ka, runājot par veseliem cilvēku orgāniem, kas paredzēti transplantācijai, kas var glābt dzīvības, starp piedāvājumu un pieprasījumu ir milzīga šķemba.
Amerikas Savienotajās Valstīs 2013. gadā tika transplantēti 26 517 orgāni, bet vairāk nekā 120 000 pacientu ir gaidīšanas sarakstā. Vienkārši sakot, visiem nepietiek ziedojumu.
Vēl sliktāk, dažreiz pieejamie orgāni tiek izšķiesti, jo tiem nav daudz glabāšanas laika, kad tie ir izņemti no donora.
Pašlaik labākais, ko mēs varam darīt, ir turēt tos īpašā šķīdumā, kas ir nedaudz virs 0 grādiem pēc Celsija, vienu vai divas dienas, kas neļauj daudz laika atrast pacientus, kuri ir pilnībā savietojami saņēmēji, lai tos saņemtu.
Bet ir iespējama atbilde. Ja zinātnieki varētu atrast veidu, kā iesaldēt orgānus un atvest tos atpakaļ, neradot kaitējumu, mēs, iespējams, varētu tos paturēt nedēļām vai mēnešiem ilgi.
To pašu varētu darīt ar laboratorijā projektētajiem orgāniem, ja mēs spējam tos izveidot. Ņemot to vērā, labdarības organizācija Click Organ Preservation Alliance, kas ir piesaistīta Singularity universitātes laboratorijām NASA Pētījumu parkā Kalifornijā, plāno izveidot miljonāru balvu tiem, kas mudina panākt progresu šajā sakarā.
Vai ir iespējams veikt saldēšanu?
Tātad, vai mēs varētu paskatīties uz laiku, kad transplantācijas ķirurgi atver saldētavas un izvēlas nieres, aknas vai sirdi dzīvības glābšanas operāciju veikšanai?
Zinātnieki 40 gadus ir saldējuši vai veiksmīgi iesaldējuši nelielas cilvēku šūnu grupas.
Viņi saglabā olšūnas un embrijus, kas pārpludina šūnas ar tā saukto krioprotektīvu savienojumu šķīdumiem, kas novērš ledus kristālu veidošanos, kas var iznīcināt šūnas, kā arī aizsargā tos no nāvējošas saraušanās.
Diemžēl, mēģinot īstenot šo procesu plašākā mērogā, viņi sastopas ar lieliem šķēršļiem, jo sarežģītāko orgānu un audu arhitektūra ir daudz neaizsargātāka pret bojājumiem, kas saistīti ar ledus kristāliem.
Tomēr neliela pētnieku grupa nav padevusies un daļēji gatavojas izaicinājumam, sekojot dabas norādēm.
Piemēram, ledus zivis Antarktīdā izdzīvo ļoti aukstos ūdeņos pie -2 grādiem pēc Celsija, pateicoties antifrīzu olbaltumvielām (AFP), kas samazina ķermeņa šķidrumu sasalšanas punktu un saistās ar Ledus kristāli, lai apturētu tā izplatīšanos.
Pētnieki ir izmantojuši šķīdumus, kas satur Antarktikas ledus zivju AFP, lai saglabātu žurku sirdis uz laiku līdz 24 stundām dažos grādos zem nulles.
Tomēr zemākā temperatūrā šī dzīvnieka AFP rodas neproduktīva iedarbība: tie piespiež ledus kristālu veidošanos radīt asus punktus, kas caururbj šūnu membrānas.
Vēl viens noderīgs varētu būt cits antifrīzu savienojums, kas nesen atklāts Aļaskas vabolē un kas var izturēt -60 ° C.
Bet ar antifrīzu sastāvdaļām vien šis darbs netiks veikts. Tas notiek tāpēc, ka sasalšana iznīcina arī šūnas, ietekmējot šķidrumu plūsmu tajās un no tām.
Starp šūnām veidojas ledus, samazinot šķidruma tilpumu un palielinot izšķīdušo sāļu un citu jonu koncentrāciju. Ūdens plūst no šūnām uz āru, lai to kompensētu, izraisot to vīstību un nāvi.
Ovulās un embrijos ļoti noderīgi ir krioaizsardzības savienojumi, piemēram, glicerīns: tie ne tikai izspiež ūdeni, lai novērstu ledus veidošanos šūnās, bet arī palīdz novērst šūnu saraušanos un nāvi.
Problēma ir tā, ka šie savienojumi nevar darboties ar tādu pašu maģiju orgānos. No vienas puses, audu šūnas ir daudz jutīgākas pret ledus iekļūšanu.
Un pat tad, ja šūnas tiek aizsargātas, ledus kristāli, kas veidojas starp tām, iznīcina ārpusšūnu struktūras, kas kopā satur orgānu un atvieglo tā darbību.
Vitrifikācija
Viens no veidiem, kā pārvarēt apledojuma radītās briesmas, ir novērst tā rašanos. Tāpēc daži zinātnieki ir apņēmušies izmantot metodi, ko sauc par stiklošanu, ar kuras palīdzību audi kļūst tik auksti, ka tie kļūst par glāzi bez ledus.
Šo metodi jau izmanto dažās auglības klīnikās, un tā ir devusi dažus no visdrosmīgākajiem rezultātiem līdz šim attiecībā uz sarežģītu audu saglabāšanu.
Piemēram, 2000. gadā Maiks Teilors un viņa kolēģi Šūnu un audu sistēmās Čārlstonā, Dienvidkarolīnā, stiklēja 5 cm garus truša vēnas segmentus, kas atrodas starp šūnām un orgāniem sarežģītību un parādīja, ka pēc karsēšanas viņi lielāko daļu funkciju saglabā.
Divus gadus vēlāk Gregs Fahijs un viņa kolēģi 21. gadsimta medicīnā, Kalifornijā esošā krioprezervēšanas pētījumu uzņēmumā, veica izrāvienu: viņi stiklināja truša nieri, saglabājot to zem stikla pārejas temperatūras - 122 minūtes pēc Celsija 10 minūtes pirms atkausēšanas un pārstādīšanas trusim, kurš dzīvoja 48 dienas pirms nokaušanas, lai to pārbaudītu.
"Tā bija pirmā reize, kad dzīvībai svarīgs orgāns ar sekojošu dzīvības atbalstu tika konservēts un pārstādīts, " saka Fahija. "Tas bija pierādījums tam, ka tas bija reālistisks priekšlikums."
Bet nieres nedarbojās tik labi kā veselīga versija, galvenokārt tāpēc, ka konkrētai daļai, medulai, bija nepieciešams ilgāks laiks, lai absorbētu kriopreparāta šķīdumu, kas nozīmēja, ka atkausēšanas laikā uz tā izveidojās neliels ledus.
"Lai arī mēs bijām lieliskā garā, mēs arī zinājām, ka mums ir jāuzlabo, " piebilst Fahijs.
"Tas ir vistuvākais, pie kura esam nākuši, " saka Teilors, pievienojot piesardzības piezīmi. "Tas bija vairāk nekā pirms 10 gadiem, un, ja tehnika bija pietiekami izturīga, tad vajadzēja būt ziņojumiem un papildu pētījumiem, kas apliecina atradumu - kaut kas tāds vēl nav bijis."
Daļēji progress ir lēns, jo sacīja Fahijs, jo pārtrauca ražot ķīmiskas vielas, kas bija viņa metodes galvenā sastāvdaļa. Tomēr viņa grupa ir atguvusies un ir pavirzījusies uz priekšu: Kiobioloģijas biedrības ikgadējā sanāksmē 2013. gadā Fahijs iepazīstināja ar metodi, kas ļauj auklai ātrāk ielādēt krioprotektorus.
Neskatoties uz Fahija optimismu, ir skaidrs, ka, runājot par lielu orgānu saglabāšanu, stiklēšana rada dažus nopietnus izaicinājumus. Sākumā ir vajadzīga augsta krioaizsardzības līdzekļu koncentrācija (vismaz piecas reizes lielāka nekā parastajā lēnajā dzesēšanā), kas var saindēt šūnas un audus, kurus tiem vajadzētu aizsargāt.
Problēma saasinās ar lielākiem audiem, jo savienojumu iekraušanai nepieciešams vairāk laika, kas nozīmē lēnāku atdzesēšanas laiku un lielākas iespējas toksiskai iedarbībai. Turklāt, ja dzesēšana notiek pārāk ātri vai sasniedz pārāk zemu temperatūru, var parādīties plaisas.
Šis ārkārtīgi delikātais sildīšanas process rada vairāk šķēršļu. Ja stiklotais paraugs ātri vai diezgan vienmērīgi nesasilda, stiklīgums ļauj kristalizēties, var notikt process, ko sauc par devitrifikāciju, un atkal var rasties plaisāšana.
(Šis) ir izaicinājums, kuru mēs vēl neesam pārvarējuši, "saka Džons Bišofs, Minio štata kriobiologs un inženieris." Ierobežojošais faktors ir ātrums un vienveidība, ar kādu mēs to varam atkausēt. "Un tas ir tāpēc, ka Sasilšanu parasti veic no ārpuses uz iekšpusi.
Pagājušajā gadā Bišofs un doktorants Maikls Eteridžs ierosināja problēmas risināšanas veidu: pievienojiet magnētiskās nanodaļiņas krioprotektora risinājumam.
Ideja ir tāda, ka daļiņas izkliedējas pa audiem un, tiklīdz uzbudinātas ar magnētiskajiem laukiem, visu ātri un vienmērīgi silda. Pašlaik duets sadarbojas ar Teiloru un viņa kolēģiem, lai pārbaudītu metodi trušu artērijās.
Ledus darbībā
Lielākoties sasniegumi šajā jomā ir gūti, izmantojot izmēģinājumus un kļūdas: testējot risinājumu kombinācijas un sasaldēšanas un atkausēšanas metodes.
Bet pētnieki ir sākuši izmantot arī jauno tehnoloģiju priekšrocības, lai rūpīgāk izpētītu, kā ledus uzvedas šūnās un audos.
Ja procesus saprot detalizēti, var gaidīt, ka to kontrolei var tikt izstrādātas novatoriskas un efektīvākas metodes.
Pēdējo 12 mēnešu laikā šajā jomā ir panākts ievērojams progress. Teilors, kurš strādā ar Pjērburgas Kārnegi Melona universitātes mehāniķu inženieri Yoed Rabin, iepazīstināja ar jaunu ierīci, kas ļauj vizualizēt augstas izšķirtspējas pilnkrāsu termiskos attēlus uz liela apjoma audumiem.
Tikmēr Jenss Karlsons no Pensilvānijas Villanovas universitātes nesen ir iemūžinājis īpaši lēnas kustības mikroskopiskas video sekvences no brīža, kad ledus nonāk mazās kabatās starp divām cieši saistītām šūnām un pēc tam tajās izraisa kristalizāciju.
Šo metožu perspektīvas varētu radīt jaunas idejas, kā manipulēt ar sasaldēšanas procesu, saka Karlsons, kurš mēģina izdomāt, kā audus krēslaini konservēt, rūpīgi kontrolējot sasaldēšanas un atkausēšanas procesu, nevis izmantojot stiklošanās.
Viena no iespējām ir ģenētiski noformēt šūnas, kuras var pārliecināt, lai veidotu šūnu un šūnu savienojumus, kas ir spējīgi izturēt zemā spiediena saglabāšanu. Nākamais uzdevums būtu atrast veidu, kā novirzīt ārpusšūnu ledus veidošanos tā, lai tas neietekmētu orgāna funkcijas.
Karlsons arī vēlas izmantot sasaldēšanas procesa datorsimulācijas, lai efektīvi pārbaudītu miljoniem iespējamo protokolu.
"Mums ir nepieciešami šāda veida instrumenti, lai paātrinātu progresu, " saka Karlsons, kurš salīdzina uzdevumu ar "mēģinājumu sasniegt mēness ar daļu līdzekļu, kas atvēlēti šiem centieniem".
Pat ar ierobežotiem resursiem apgabals ir parādījis, ka mazu saldējumu, piemēram, asinsvadu segmenta, saldēšana bez ledus ir praktiska. "Šķēršlis, kas paliek, un tas ir svarīgi, " saka Teilors, "ir pielāgot to cilvēka orgānam."
Karlsonam, kuram ir aizdomas, ka šādi centieni "varētu ietriekties sienā", pirms stiklināšana kādreiz kalpo cilvēka orgāniem, sasaldēšanas metodes (vai tās, ko viņš sauc par metodēm, kas balstītas uz ledus) ir līdzīgs vai pat ceļš Uzticamāka veiksmei.
Bet ir vēl viens pēdējais jēdziens, kas jāuztver nopietni. "Neviena kriokonservēšanas tehnika nepiedāvā 100% komponentu šūnu izdzīvošanu, " saka Teilors.
"Daudzos gadījumos to var pieļaut, bet vienam orgānam tas varētu nozīmēt ievērojamu savainošanās pakāpi, kas rodas pēc labošanas vai transplantācijas."
Galu galā tas nozīmē, ka neatkarīgi no tā, cik īsti ir konservēti paraugi, tie, iespējams, ir zemākas kvalitātes salīdzinājumā ar jauniegūtiem orgāniem.
Avots: www.DiarioSalud.net
