Ha új vesere, pótló szívre vagy más létfontosságú szervre van szüksége, akkor nincs sok lehetősége. Ennek oka az, hogy amikor az egészséges emberi szerveknek az átültetése életmentő lehet, hatalmas szakadék van a kínálat és a kereslet között.
Az Egyesült Államokban 2013-ban 26 517 szervet ültettek át, de több mint 120 000 beteg szerepel a várólistán. Egyszerűen fogalmazva: nincs mindenki számára elegendő adomány.
Még ennél is rosszabb, hogy a rendelkezésre álló szervek néha elpusztulnak, mivel a donorról való eltávolításuk után nincs sok eltarthatósági idejük.
Jelenleg a legjobb, amit tehetünk, ha egy speciális megoldásban tartjuk őket 0 ° C-nál magasabb hőmérsékleten egy vagy két napig, ami nem igényel sok időt arra, hogy olyan betegeket találjanak, akik teljesen kompatibilisek a recipiensekkel.
De van egy lehetséges válasz. Ha a tudósok találnának egy módszert a szervek fagyasztására és visszajuttatására károsodás nélkül, akkor heteken vagy hónapokon keresztül megőrizhetjük őket.
Ugyanez történhet a laboratóriumban tervezett szervekkel, ha képesek vagyunk ezeket létrehozni. Ezt szem előtt tartva, a click Organ Organervation Alliance, a kaliforniai NASA Kutatóparkban, a Singularity University laboratóriumaihoz kapcsolódó jótékonysági szervezet, milliomos díjat szándékozik létrehozni azok számára, akik ösztönzik az előrelépést ebben a tekintetben.
Lehet-e hidegkonzerválni?
Tehát átnézhetnénk egy olyan időt, amikor a transzplantációs sebészek fagyasztókat nyitnak, és kiválasztják a veséket, a mért vagy a szíveket életmentő műveletek végrehajtására?
A tudósok 40 évig hidegenkonzerváltak vagy sikeresen fagyasztották az emberi sejtek kis csoportjait.
Megőrzik a sejteket elárasztó petesejteket és embriókat úgynevezett krioprotektáns vegyületek oldataival, amelyek megakadályozzák a jégkristályok képződését, amelyek elpusztíthatják a sejteket, és megóvják őket a halálos összehúzódásoktól is.
Sajnos nagy akadályokkal szembesülnek, amikor megpróbálják ezt a folyamatot nagyobb mértékben megvalósítani, mivel a legbonyolultabb szervek és szövetek architektúrája sokkal érzékenyebb a jégkristályok okozta károkra.
A kutatók kis csoportja azonban nem adta fel magát, és részben a természet nyomai alapján készül fel a kihívásra.
Például az Antarktiszban a jéghalak nagyon hideg vizekben élnek -2 Celsius fok mellett a fagyálló fehérjéknek (AFP) köszönhetően, amelyek csökkentik testük folyadékának fagypontját és kötődnek a Jégkristályok, hogy megakadályozzák terjedését.
A kutatók az Antarktisz jéghal AFP-ket tartalmazó oldatokat használtak a patkányok szívének megőrzésére akár 24 órán keresztül is, néhány fokkal nulla alatt.
Alacsonyabb hőmérsékleten azonban ennek az állatnak az AFP-jében ellentétes hatások lépnek fel: kényszerítik a jégkristályok képződését olyan éles pontok létrehozására, amelyek áthatolják a sejtmembránokat.
Hasznosabb lehet egy másik fagyálló anyag, amelyet nemrég fedeztek fel egy alaszkai bogárban, amely képes -60 ° C-ra tolerálni.
De a fagyálló komponensek önmagukban nem fogják ezt a feladatot elvégezni. Ennek oka az, hogy a fagyasztás a sejteket megsemmisíti azáltal, hogy befolyásolja a bennük és az onnan folyó folyadékok áramlását.
A sejtek közötti terekben jég képződik, csökkentve a folyadék térfogatát, és növelve az oldott sók és más ionok koncentrációját. A víz kifelé rohan a sejtekből, hogy kompenzálja azt, és száradni és meghalni okozza őket.
A petesejtekben és az embriókban a krioprotektív vegyületek, például a glicerin nagyon hasznosak: nemcsak kiszorítják a vizet, hogy megakadályozzák a jégképződést a sejtekben, hanem segítik a sejtek összehúzódását és elpusztulását is.
A probléma az, hogy ezek a vegyületek nem képesek ugyanolyan varázssal működni a szervekben. Egyrészt, a szöveti sejtek sokkal hajlamosabbak a jég behatolására.
És még akkor is, ha a sejteket védik, a köztük lévő térben képződő jégkristályok elpusztítják az extracelluláris struktúrákat, amelyek együtt tartják a szervet, és megkönnyítik annak működését.
vitrifikációt
A jegesedés veszélyeinek leküzdésének egyik módja annak megakadályozása. Ezért egyes tudósok elkötelezettek az üvegcsere-elnevezésű eljárás mellett, amelynek során a szövetek annyira meghűlnek, hogy jégmentes üvegré válnak.
Ezt a módszert már egyes termékenységi klinikák használják, és a mai napig a legbátorítóbb eredményeket hozta a komplex szövetek megőrzése terén.
Például 2000-ben Mike Taylor és munkatársai a Cell and Tissue Systemsnél, Charlestonban (Dél-Karolina), egy nyúl vénájának 5 cm hosszú szegmenseit üvegezték, amelyek a sejtek és a szervek között helyezkednek el bonyolultsága és megmutatta, hogy melegítés után megtartják funkciójuk nagy részét.
Két évvel később Greg Fahy és kollégái a 21-Century Medicine-ben, egy kaliforniai székhelyű hidegkonzervációs kutató cégnél áttörést hajtottak végre: üvegesítik a nyúl vesét, miközben az üveg átmeneti hőmérséklete alatt maradtak - 122 Celsius fokon 10 percig, mielőtt leolvasztanák és átültették egy nyúlra, amely 48 napig élte a vágás előtt, hogy megvizsgálják.
"Ez volt az első alkalom, hogy egy létfontosságú szervet az azt követő élettartammal megőrizték és átültették" - mondja Fahy. "Ez bizonyította, hogy reális javaslat volt."
De a vese nem működött olyan jól, mint az egészséges változat, főleg azért, mert egy bizonyos része, a medulla hosszabb ideig tartott ahhoz, hogy felszívja a krioprotektáns oldatot, ami azt jelentette, hogy a jég leolvasztásakor némi jég képződött rajta.
"Noha jó hangulatban voltunk, azt is tudtuk, hogy javítanunk kell" - tette hozzá Fahy.
"Ez a legközelebb jöttünk" - mondja Taylor, és óvatossági megjegyzésvel egészíti ki. "Ez több mint tíz évvel ezelőtt történt, és ha a technika elég erőteljes volt, akkor jelentéseknek és nyomon követési tanulmányoknak kellett volna állniuk, amelyek igazolják a megállapítást, amely nem létezett."
A haladás részben lassú, mondja Fahy, mert abbahagyta egy vegyszer előállítását, amely módszerének kulcseleme volt. Csoportja azonban helyreállt és előrelépett: a Cryobiology Society 2013. évi éves ülésén Fahy olyan módszert mutatott be, amely lehetővé teszi a kábel gyorsabb betöltését a hidegvédő szerekkel.
Fahy optimizmusa ellenére egyértelmű, hogy amikor a nagy szerveket megőrzik, az üvegesítés félelmetes kihívásokkal jár. Először is nagy mennyiségű krioprotektánsnak kell lennie (legalább ötször nagyobb, mint a szokásos lassú hűtésnél), amelyek megmérgezhetik azokat a sejteket és szöveteket, amelyeket védeniük kellene.
A problémát a nagyobb szövetek tovább súlyosbítják, mivel több idő szükséges a vegyületek betöltéséhez, ami lassabb lehűtési időket és több lehetőséget kínál a toxikus expozícióra. Ezen felül, ha a hűtés túl gyors vagy túl alacsony hőmérsékletet ér el, repedések léphetnek fel.
Ez a rendkívül finom melegítési folyamat több akadályt jelent. Ha az üvegesített minta nem melegszik gyorsan vagy meglehetősen egyenletesen, akkor az üvegesség kristályosodást enged, a devitrifikációnak nevezett folyamat megismétlődik, és megtörténhet a krakkolás.
(Ez) egy olyan kihívás, amelyet még nem tudtunk leküzdeni "- mondja John Bischof, a kriobiológus és a Minnesota Egyetem mérnöke. - A korlátozó tényező az a sebesség és egységesség, amellyel leolvaszthatjuk." És azért van, mert a A felmelegedést általában kívülről és belülről hajtják végre.
Tavaly Bischof és egyetemi hallgató Michael Etheridge javaslatot tett a probléma megoldásának egyik módjára: mágneses nanorészecskék hozzáadása a krioprotektáns megoldáshoz.
Az ötlet az, hogy a részecskék diszpergálódnak a szöveten, és amint a mágneses terek fel gerjesztik, mindent gyorsan és egyenletesen melegít. A duó jelenleg Taylorral és kollégáival dolgozik együtt, hogy teszteljék a módszert a nyulak artériájában.
A jég akcióban
A terület fejlődése nagyrészt próba és hiba útján valósult meg: a megoldások kombinációinak és a fagyasztás és kiolvasztás módszereinek tesztelése.
De a kutatók elkezdték kihasználni az új technológiákat is, hogy közelebbről megvizsgálják, hogyan viselkedik a jég a sejtekben és szövetekben.
Ha a folyamatokat részletesen megértjük, akkor elvárható, hogy innovatív és hatékonyabb módszereket dolgozzunk ki azok irányítására.
Az elmúlt 12 hónapban jelentős előrelépések történtek ezen a területen. Taylor, aki Yoed Rabinnal, a pittsburghi Carnegie Mellon Egyetem gépészmérnökével dolgozik, új eszközt mutatott be, amely lehetővé teszi a nagy felbontású színes színes termikus képek megjelenítését nagy volumenű szöveteken.
Eközben Jens Karlsson, a pennsylvaniai Villanova Egyetem a közelmúltban felvette az ultra-lassú mozgású mikroszkopikus videó szekvenciákat attól a pillanattól kezdve, amikor a jég kicsi zsebekbe érkezik két szorosan kötött sejt között, majd kristályosodást okoz bennük.
Ezeknek a módszereknek a kilátásai új ötleteket hozhatnak a fagyasztási folyamat manipulálására - mondja Karlsson, aki megpróbálja kitalálni, hogyan lehet a szöveteket hidegen megőrizni a fagyasztási és kiolvasztási folyamat gondos ellenőrzése révén, nem pedig a üvegezés.
Az egyik lehetőség a sejtek genetikai tervezése, amelyek meggyőzhetők olyan sejt-sejt-csatlakozások kialakításában, amelyek képesek ellenállni a hidegkonzerválásnak. A következő feladat az lenne, hogy megtaláljuk az utat az extracelluláris jégképződés irányításához, hogy ez ne befolyásolja a szerv működését.
Karlsson hajlandó a befagyasztási folyamat számítógépes szimulációit is felhasználni a lehetséges protokollok millióinak hatékony tesztelésére.
"Az ilyen típusú eszközökre szükségünk van a haladás felgyorsításához" - mondja Karlsson, aki összehasonlítja a feladatot azzal, hogy "megpróbálják elérni a holdot az erre az erőfeszítésre elkülönített források egy töredékével".
A terület korlátozott erőforrásokkal is megmutatta, hogy a jégmentes hidegkonzerválás praktikus a kis szövetek, például az erek szegmense számára. "A fennmaradó gát, amely fontos, " mondja Taylor, "az, hogy egy emberi szervre méretezzük."
Karlsson számára, aki azt gyanítja, hogy az ilyen erőfeszítések "falba ütközhetnek", mielőtt az üvegesítés az emberi szerveket szolgálja, a fagyasztási módszerek (vagy az ún. Jégalapú módszereknek nevezett) egyenlő vagy akár egyenlő utat jelentenek. Megbízhatóbb a siker felé.
De van egy utolsó gondolat, amelyet komolyan kell venni. "Nincs hidegkonzervációs technika, amely 100% -ban megmarad a komponens sejtekben" - mondja Taylor.
"Sok alkalmazásban ez tolerálható, de egyetlen szerv számára ez jelentős mértékű sérülést jelenthet a tárolás vagy átültetés utáni javulás szempontjából."
Végül, ez azt jelenti, hogy bármennyire is jó a hidegkonzerváció a mintákban, valószínűleg rosszabb minőségűek lesznek, mint az újonnan szerzett szervek.
Forrás: www.DiarioSalud.net
