Људи ће постати бесмртни: Након леденог сна оживљени делови мозга

Мотив криохибернације (криогене хибернације) или леденог сна добро је познат мотив у научној фантастици. Да би путовали кроз свемир или време особе пролазе процес дубоког замрзавања, а затим се „буде“ у другој деценији или чак веку са потпуно очуваним менталним и физичким способностима. Примера има много - "Осми путник", "Разбијач“, "Међузвездани“, "Звездане стазе"...

Истраживачи које занима криогено замрзавање и одмрзавање можданог ткива људи и других животиња већ су показали да неуронско ткиво може преживети замрзавање на ћелијском нивоу и, након одмрзавања, донекле и на функционалном нивоу. Међутим, до сада није било могуће у потпуности повратити процесе неопходне за правилно функционисање мозга - нервну активност, ћелијски метаболизам и пластичност, пише Натуре.

Тим у Немачкој сада је демонстрирао методу криопрезервације и одмрзавање мишјих мозгова које оставља део ове функционалности нетакнутим. Студија, објављена журналу Процеедингс оф the Натионал Academy оф Сциенцес, детаљно описује коришћење методе зване витрификација, која чува ткиво у стакластом стању, заједно са процесом одмрзавања који чува живо ткиво.

- Ако је функција мозга појавно својство његове физичке структуре, како је можемо повратити након потпуног гашења? - пита се Александар Герман, неуролог са Универзитета Ерланген-Нирнберг у Немачкој и водећи аутор студијеНалази, каже он, наговештавају потенцијал да се једног дана заштити мозак током болести или након тешке повреде, успоставе банке органа, па чак и постигне криопрезервација целог тела сисара.

Унапређење технике криопрезервације
Мритунџај Котари, који проучава машинство на Универзитету Њу Хемпшира у Дараму, слаже се да студија унапређује тренутно стање технике у криопрезервацији можданог ткива.

- Оваква врста напретка је оно што постепено претвара научну фантастику у научну могућност - каже он.

Међутим, додаје, дугорочно складиштење великих органа или сисара остају далеко изван могућности ове студије.

Главни разлог зашто се мозак бори да се потпуно опорави од замрзавања је оштећење узроковано формирањем кристала леда. Они померају или пробијају деликатну наноструктуру ткива, прекидајући кључне ћелијске процесе.

- Поред леда, морамо узети у обзир неколико фактора, укључујући осмотски стрес и токсичност услед криопротектаната - каже Герман.

Он и његове колеге окренули су се методи криопрезервације без леда, званој витрификација, у покушају да очувају функцију мозга. Витрификација хлади течности довољно брзо да зароби молекуле у неорганизованом, стакластом стању пре него што добију прилику да формирају кристале леда.

- Желели смо да видимо да ли функција може поново да се покрене након потпуног престанка кретања молекула у стакластом стању – рекао је Герман.

Резови мишјег мозга

Прво су тестирали своју методу на резовима мишјег мозга дебљине 350 микрометара који су укључивали хипокампус - кључно чвориште у мозгу за памћење и просторну навигацију. Резови мозга су претходно третирани раствором који садржи хемикалије за криопрезервацију пре него што су брзо охлађени помоћу течног азота на минус 196 степени. Затим су чувани у замрзивачу на минус 150 степени у стакластом стању у периоду од десет минута до седам дана.

Након одмрзавања резова мозга у топлим растворима, тим је анализирао ткиво како би видео да ли је задржало било какву функционалну активност. Микроскопија је показала да су неуронске и синаптичке мембране нетакнуте, а тестови митохондријалне активности нису открили никаква метаболичка оштећења. Електрична снимања неурона показала су да су, упркос умереним одступањима у поређењу са контролним ћелијама, одговори неурона на електричне стимулансе били близу нормалних.

Неуронска кола у хипокампусу и даље су показивала синаптичко јачање или „дуготрајну потенцијацију” која је основа учења и памћења. Међутим, пошто такви резови ткива природно деградирају, посматрања су била ограничена на неколико сати.

Тим је проширио методу на цео мозак миша, држећи га у стакластом стању на минус 140 степени до осам дана. Међутим, протокол је захтевао узастопна прилагођавања како би се минимизовало скупљање мозга и токсичност криопротектаната.

Када су мозгови одмрзнути, припремљени су резови мозга, а снимци из хипокампуса потврдили су да су неуронски путеви - укључујући путеве у хипокампусу укључене у памћење - преживели и да су и даље могли да прођу кроз дуготрајну потенцијацију. Међутим, пошто су снимања вршена на резовима можданог ткива, истраживачи нису могли да измере да ли су сећања животиња преживела криопрезервацију.

Људско мождано ткиво
Герман и његов тим проширују своју методу са мишева на људско мождано ткиво.

- Већ имамо прелиминарне податке који показују одрживост у људском кортикалном ткиву – рекао је он.

Тим такође истражује како би метода витрификације могла да се користи за криопрезервацију целих органа, нарочито срца.

Међутим, Котари истиче да је стопа успеха била ниска код протокола за цео мозак и да се резултати можда неће директно пренети на веће људске органе, који носе другачије изазове.

- Неки од ових изазова повезани су са ограничењима преноса топлоте и већим термомеханичким стресовима који могу изазвати пуцање – рекао је Котари.

Герман додаје да ће „бити неопходни бољи раствори за витрификацију и технологије хлађења и поновног загревања пре него што ови принципи буду могли да се примене на велике људске органе“.