Стъпка към истинската анабиоза: неврони, съживени след едноседмично замразяване

Дали космическите полети с продължителност хилядолетия не са чак толкова фантастични?

В продължение на десетилетия състоянието на анабиоза бе мечта на писателите на научна фантастика. В култовия филм на Ридли Скот „Извънземното“ екипажът на кораба „Ностромо“ излиза от криокапсули при приближаването на далечна екзопланета, в цикъла „Фондацията“ на Айзък Азимов някои герои прекарват десетки, а понякога и повече от сто години в леден сън …. И ето, че сега тези фантастични идеи постепенно придобиват научна основа.

Изследователят Александър Херман от университета в Ерланген-Нюрнберг, Германия, заедно със своя екип е разработил метод, който позволява да се потопят фрагменти от хипокампуса на мозъка на лабораторна мишка в състояние на криогенно замразяване за една седмица и след това успешно да ги върнат към живот.

Всъщност думата „замразяване“ не е съвсем подходяща. Криоконсервацията е много по-сложен процес. Тъканите, замразени по конвенционалния начин, са податливи на увреждане поради образуването на ледени кристали, което в крайна сметка води до загуба на функционалността и клетъчна смърт. Ето защо екипът на Херман използва метод, известен като витрификация.

За разлика от конвенционалното замразяване, витрификацията дава възможност на биоматериала да остане аморфен, като замразен гел. Това става с помощта на криопротектори – специални вещества, които заместват водата в клетките и предотвратяват образуването на ледени кристали. Процесът протича на няколко етапа.

Първо, клетките и тъканите се поставят в разтвор на криопротектор, който постепенно измества водата. След това пробите се охлаждат свръхбързо, обикновено с течен азот, което им позволява незабавно да преминат в стъкловидно състояние без кристализация. В това състояние тъканта може да се съхранява в продължение на години.

„Въз основа на стереомикроскопска оценка на подуването и кристализацията на тъканите, както и на степента на електрофизиологично възстановяване, оптимизирахме процедура за витрификация, която свежда до минимум уврежданията“, казват изследователите в своята статия, публикувана неотдавна в сървъра за предпечатни публикации bioArxiv.

След третиране с криопротектори, мозъчните разрези са охладени до -196°C (приблизително -321°F) в течен азот. Тази стъпка е от решаващо значение, тъй като директното прехвърляне в течен азот без обработка с криопротектори би довело до напукване на тъканта. След това пробите се съхраняват във фризер при -150°C за една седмица.

Когато бяха извадени и преместени при -10°C, наблюденията показаха, че няма кристализация както по време на охлаждането, така и по време на нагряването. Съживената мозъчна тъкан се възстановява почти напълно и възобновява електрическата си активност. Крехките синапси, които свързват нервните клетки и предават импулси през тях, са останали непокътнати и Херман дори предположил, че е възможно (макар и все още да не е доказано) да се запази паметта.

Въпросът дали тази технология може да се използва в бъдеще за потапяне на цял орган или дори на целия организъм в състояние на анабиоза изисква допълнителни изследвания. Някои животни произвеждат свои собствени криопротектори, като изпадат в състояние на летаргия, за да оцелеят през суровите зими. Това е друг механизъм, който учените биха могли да изследват в търсенето на методи за изкуствена анабиоза. Но тепърва предстои още много работа.