A krionika elnevezés téves képzetet kelt. Aki hallja, fagyásra gondol, olyan testre, amely jéggé válik, mint a hús a fagyasztóban. A valódi cél azonban ennél összetettebb és jóval körültekintőbb. Ezt jól fejezi ki egy látszólag önellentmondó kifejezés: megőrzés fagyás nélkül. Ezt a vitrifikáció teszi lehetővé. Röviden bemutatjuk, mi ez az eljárás, mire alkalmas, és ugyanilyen fontos: mire nem.
A test üvegszerű állapotba hozása
A vitrifikáció során a folyékony anyag szilárd állapotba kerül anélkül, hogy bármikor kristályok jönnének létre. A szó a latin vitrum szóból ered, ami üveget jelent, és az üveg valóban a helyes kép. A legtöbb folyadék hűtés közben kristályosodik. Megfelelő hűtési eljárással és kémiai összetétellel azonban kristályosodás helyett fokozatosan viszkózusabbá válhat, végül pedig rendezetlen szerkezetű, merev szilárd állapotba kerülhet. Kristályok nem képződnek. A molekulák elrendeződése nagyrészt megmarad olyannak, amilyen folyékony állapotban volt, miközben mozgásuk erősen lelassul.
A krioprezervációban ez a különbség a súlyosan károsodott és a szerkezetileg megőrzött agy között. A sejtekben lévő vizet nagyrészt krioprotektív anyagokkal helyettesítik, majd a szövetet az üvegesedési hőmérséklet alá hűtik. Ez körülbelül -120 és -135 Celsius-fok közé esik, ahol a szövet megszilárdul. Az eredmény nem egy fagyott test. A szövet üvegszerű állapotba kerül, és ebben az állapotban a bomlás gyakorlatilag megáll.
Mit ér el a vitrifikáció
Megfelelően alkalmazva a vitrifikáció egyszerre négy fontos célt szolgál:
- Megelőzi a jégkristályok kialakulását, így elkerülhető a fagyás okozta mechanikai károsodás.
- Megőrzi a szövet sejtes és szerkezeti felépítését, különösen az agy idegi kapcsolatrendszerét.
- A kémiai és biológiai folyamatokat rendkívüli mértékben lelassítja, ezáltal a bomlást gyakorlatilag megállítja.
- Megőrzi a szövet információs mintázatát, vagyis azokat a szerkezeti jellemzőket, amelyek a személyhez kötődő információt hordozhatják, olyan állapotban, amelyet egy jövőbeli technológia talán helyre tud állítani.
Az utolsó pont kapcsolódik legszorosabban a biosztázis fogalmához: ha a szerkezet megmarad, a személyhez kötődő információ is megmaradhat, akkor is, ha a mai technológia még nem képes helyreállítani azt.
Mit nem tud a vitrifikáció
Ezen a ponton fontosabb az őszinteség, mint a lelkesedés. A vitrifikáció nem állítja vissza az életet. Nem fordítja meg az öregedést, és nem gyógyítja meg a halált okozó betegséget. Önmagában nem garantálja, hogy valakit egyszer valóban életre lehet kelteni. A vitrifikáció arra képes, hogy a személyhez kötődő fizikai szerkezetet olyan mértékben megőrizze, hogy a jövőbeli helyreállítás lehetősége elvileg nyitva maradjon, szemben a temetéssel vagy a hamvasztással. Ez egy lehetséges kapcsolat a jövő technológiáival, amelyek talán képesek lesznek folytatni ezt a folyamatot. Ugyanakkor egyértelműen ki kell mondani: az újraélesztés jelenleg nem lehetséges.
Minden későbbi lehetőség azon múlik, hogy a megőrzés első lépése megfelelően sikerül-e. Ha a fagyás okozta károsodás az első órákban tönkreteszi az agy szerkezetét, a jövő orvostudománya sem tudja helyreállítani az elveszett információt. A vitrifikáció teremtheti meg a különbséget a személyhez kötődő szerkezet megőrzése és egy súlyosan károsodott szövet puszta tárolása között. Ezért a vitrifikáció a mai krioprezervációs eljárások központi eleme.
Amikor a fixálás a jobb megoldás
A vitrifikáció sikeréhez az szükséges, hogy a krioprotektor a szövet minden fontos részéhez eljusson. Ehhez még kellően egyenletes vérkeringés szükséges. Súlyos ischémiás károsodás esetén ez nem biztosítható, és az egyenetlen perfúzió miatt éppen a legfontosabb területeken képződhet jég. Ezekre az esetekre létezik egy második módszer: az aldehiddel stabilizált krioprezerváció, röviden ASC.
Az ASC során az agyat glutáraldehiddel perfundálják. Ez a fixálóanyag kémiailag összeköti és a helyükön rögzíti a fehérjéket. A bomlás azonnal megáll, és a szerkezet még a hűtés megkezdése előtt rögzül. A szövet stabilizálása után a krioprotektor koncentrációját fokozatosan körülbelül 65%-os etilénglikol-koncentrációra emelik, majd az agyat a hosszú távú tároláshoz -135 Celsius-fok közelében vitrifikálják.
Az eljárás eredményességére közvetlen bizonyíték is rendelkezésre áll. Az ASC egy teljes sertésagyban olyan mértékben őrizte meg a szinaptikus kapcsolatokat, hogy elnyerte a Brain Preservation Foundation nagytestű emlősökre kiírt díját. Az eredményt felmelegítés után 3D-s elektronmikroszkópos vizsgálattal ellenőrizték.
A kompromisszum valós, és ezt nyíltan ki kell mondani. A fixálás a jelenleg elképzelhető módszerekkel nem visszafordítható. A glutáraldehid rendkívüli részletességgel őrzi meg a konnektomot, de ezt a fehérjék kémiai összekötésével éri el. Emiatt az érintett szövet biológiai működése nem indítható újra. Az ASC megőrzi a szerkezeti mintázatot, de nem hagy lehetőséget arra, hogy az eredeti biológiai szövet működése helyreálljon. Ez a személyes folytonosság kérdésének egyik alapvető problémája.
Ezért nem ez a szokásos megoldás. Megfelelő perfúzió esetén a vitrifikáció elvileg mindkét lehetőséget nyitva hagyja. Az ASC akkor jöhet szóba, amikor az alternatíva a szerkezet teljes elvesztése lenne.
Röviden: A modern krioprezerváció célja, hogy a szövetet vitrifikálja, ne pedig megfagyassza. A krioprotektorok mérséklik a jégképződés kockázatát, így a biológiai szerkezet stabil, üvegszerű állapotba kerülhet.
Fedezze fel ezt a gyakorlati eszközt
Használja az interaktív eszközt a cikkben szereplő kérdés feltárásához.
Az interaktív alkalmazás betöltése...
További olvasmányok