Sekiranya anda memerlukan buah pinggang baru, jantung gantian atau organ penting lain, anda tidak mempunyai banyak pilihan. Ini kerana apabila ia menyentuh organ-organ manusia yang sihat untuk pemindahan yang boleh menyelamatkan nyawa, terdapat jurang besar antara penawaran dan permintaan.
Di Amerika Syarikat, 26, 517 organ telah dipindahkan pada tahun 2013, tetapi lebih daripada 120, 000 pesakit berada dalam senarai menunggu. Ringkasnya, tidak ada derma yang cukup untuk semua orang.
Lebih teruk lagi, kadang-kadang organ-organ yang sedia ada terbuang kerana mereka tidak mempunyai banyak kehidupan simpanan setelah dikeluarkan dari penderma.
Pada masa ini, yang terbaik yang boleh kita lakukan ialah memastikan mereka berada dalam penyelesaian khas di atas 0 darjah Celsius selama satu atau dua hari, yang tidak membenarkan banyak masa untuk mencari pesakit yang penerima serasi sepenuhnya untuk menerima mereka.
Tetapi terdapat jawapan yang mungkin. Sekiranya para saintis dapat mencari cara untuk membekukan organ dan membawanya kembali tanpa mengalami kerosakan, kita mungkin boleh menyimpannya selama beberapa minggu atau bulan.
Perkara yang sama boleh dilakukan dengan organ-organ yang direka di makmal, jika kita dapat menciptanya. Dengan ini, klik Perikatan Pemeliharaan Organ, sebuah badan amal yang melekat pada makmal Singularity University di Taman Penyelidikan NASA di California, merancang untuk membuat hadiah jutawan bagi mereka yang menggalakkan kemajuan dalam hal ini.
Adakah mungkin untuk cryopreserve?
Oleh itu, bolehkah kita melihat masa ketika pakar bedah transplantasi membuka pembeku dan memilih buah pinggang, hati atau hati untuk menjalankan operasi menyelamat nyawa?
Para saintis telah cryopreserving atau berjaya membekukan kumpulan kecil sel manusia selama 40 tahun.
Mereka memelihara ovulasi dan embrio yang membanjiri sel-sel dengan penyelesaian sebatian cryoprotectant yang dipanggil, yang menghalang pembentukan kristal ais yang boleh memusnahkan sel-sel dan juga melindungi mereka dari kontraksi mematikan.
Malangnya, mereka menghadapi halangan yang besar apabila mereka cuba untuk melaksanakan proses ini pada skala yang lebih besar, kerana seni bina dalam organ dan tisu yang paling kompleks jauh lebih rentan terhadap kerosakan yang berkaitan dengan kristal ais.
Walau bagaimanapun, sekumpulan penyelidik kecil tidak berputus asa dan sedang bersedia untuk menghadapi cabaran ini, sebaliknya, mengikut petunjuk alam semula jadi.
Sebagai contoh, ikan es di Antartika bertahan di perairan yang sangat sejuk di -2 darjah Celsius berkat protein antibeku (AFP), yang mengurangkan titik pembekuan cecair badan mereka dan mengikat ke Kristal ais untuk menghentikan penyebarannya.
Penyelidik telah menggunakan penyelesaian yang mengandungi AFP ikan ais Antartika untuk memelihara hati tikus untuk tempoh sehingga 24 jam pada beberapa darjah di bawah sifar.
Walau bagaimanapun, pada suhu yang lebih rendah kesan sampingan berlaku di AFP haiwan ini: mereka memaksa pembentukan kristal ais untuk menghasilkan titik tajam yang menembusi membran sel.
Satu lagi kompaun antibeku yang baru ditemui di kumbang Alaskan yang boleh bertolak ansur -60 ° C mungkin lebih berguna.
Tetapi bahan antibeku sahaja tidak akan melakukan kerja. Ini kerana pembekuan juga memusnahkan sel-sel dengan menjejaskan aliran cecair masuk dan keluar dari mereka.
Bentuk ais dalam ruang antara sel, mengurangkan jumlah cecair dan meningkatkan kepekatan garam terlarut dan ion lain. Air mengalir dari sel-sel ke luar untuk mengimbangi, menyebabkan mereka layu dan mati.
Dalam ovula dan embrio, sebatian cryoprotective seperti gliserol sangat berguna: mereka bukan sahaja menggantikan air untuk mencegah pembentukan ais dalam sel, tetapi juga membantu mencegah penguncupan dan kematian sel.
Masalahnya adalah bahawa sebatian ini tidak boleh berfungsi dengan sihir yang sama dalam organ-organ. Di satu pihak, sel-sel tisu lebih mudah terdedah kepada penembusan ais.
Dan walaupun sel-sel dilindungi, kristal ais yang terbentuk di dalam ruang antara mereka menghancurkan struktur ekstraselular yang memegang organ bersama-sama dan memudahkan fungsinya.
Vitrification
Salah satu cara untuk mengatasi bahaya pelekap adalah untuk mengelakkannya daripada berlaku. Itulah sebabnya sesetengah saintis komited untuk teknik yang dipanggil vitrification, di mana tisu menjadi begitu sejuk sehingga menjadi kaca bebas ais.
Kaedah ini telah digunakan oleh beberapa klinik kesuburan dan telah menghasilkan beberapa hasil yang paling menggalakkan setakat ini mengenai pemeliharaan tisu kompleks.
Sebagai contoh, pada tahun 2000, Mike Taylor dan rakan-rakannya di Sistem Sel dan Tisu di Charleston, Carolina Selatan, telah menegangkan segmen panjang 5cm arnab arnab, yang terletak di antara sel dan organ dari segi kerumitan dan menunjukkan bahawa mereka mengekalkan kebanyakan fungsi mereka selepas pemanasan.
Dua tahun kemudian, Greg Fahy dan rakan-rakannya di Perubatan 21st Century, sebuah syarikat penyelidikan cryopreservation yang berpangkalan di California, membuat satu kejayaan: mereka menghidratkan buah pinggang arnab, menjadikan ia di bawah suhu peralihan kaca - 122 darjah Celcius selama 10 minit, sebelum menderap dan tanam ke arnab yang tinggal selama 48 hari sebelum disembelih untuk memeriksa.
"Ia adalah kali pertama organ penting dengan sokongan kehidupan seterusnya telah diselamatkan dan dipindahkan, " kata Fahy. "Ia adalah bukti bahawa ia adalah cadangan yang realistik."
Tetapi buah pinggang tidak berfungsi serta versi yang sihat, terutamanya kerana bahagian tertentu, medulla, mengambil masa yang lebih lama untuk menyerap penyelesaian cryoprotectant, yang bermaksud bahawa beberapa ais terbentuk di atasnya semasa pembelahan.
"Walaupun kami bersemangat, kami juga tahu kami terpaksa bertambah baik, " tambah Fahy.
"Itu yang paling dekat kami datang, " kata Taylor sambil menambah nota amaran. "Itu lebih daripada 10 tahun yang lalu, dan jika teknik itu cukup kuat, maka sepatutnya terdapat laporan dan kajian susulan yang membuktikan kepada penemuan itu, sesuatu yang belum ada."
Kemajuan telah lambat, sebahagiannya, kata Fahy, kerana ia berhenti menghasilkan kimia yang merupakan bahagian utama kaedahnya. Walau bagaimanapun, kumpulannya telah bangkit semula dan melangkah ke hadapan: pada mesyuarat tahunan Persatuan Cryobiology pada tahun 2013, Fahy mempersembahkan satu kaedah yang membolehkan kord untuk memuat lebih cepat dengan cryoprotectants.
Walaupun optimis Fahy, jelas bahawa apabila ia datang untuk memelihara organ-organ besar, vitrification menimbulkan beberapa cabaran yang menggerunkan. Untuk memulakan, kepekatan cryoprotectants yang tinggi (sekurang-kurangnya lima kali ganda lebih besar daripada penyejukan perlahan konvensional) yang boleh meracuni sel-sel dan tisu yang seharusnya mereka lindungi diperlukan.
Masalahnya diperburuk dengan tisu yang lebih besar kerana lebih banyak masa diperlukan untuk memuat sebatian, yang bermakna masa penyejukan yang lebih perlahan dan lebih banyak peluang untuk pendedahan toksik berlaku. Di samping itu, jika penyejukan terlalu cepat atau mencapai suhu terlalu rendah, retak boleh muncul.
Proses pemanasan yang sangat halus ini memberikan lebih banyak halangan. Jika spesimen vitrified tidak panas dengan cepat atau cukup seragam, rasa kaca memberikan cara untuk penghabluran, suatu proses yang dikenali sebagai penyahsulitan dan, sekali lagi, retak boleh berlaku.
(Ini) adalah satu cabaran yang belum kita lalui, "kata John Bischof, ahli kriteriologi dan jurutera di University of Minnesota." Faktor yang membataskan adalah kelajuan dan keseragaman yang kita dapat menguraikannya. "Dan itu kerana Pemanasan biasanya dilakukan dari luar ke dalam.
Tahun lepas, Bischof dan pelajar siswazah Michael Etheridge mencadangkan cara untuk menyelesaikan masalah ini: tambah nanopartikel magnetik kepada penyelesaian cryoprotectant.
Idea ini adalah bahawa zarah-zarah bersurai melalui tisu dan, sekali teruja oleh medan magnet, memanaskan semuanya dengan cepat dan sama rata. Kedua-duanya sedang bekerjasama dengan Taylor dan rakan-rakannya untuk menguji kaedah dalam arteri arnab.
Ais dalam tindakan
Untuk sebahagian besar, kemajuan di lapangan telah datang melalui percubaan dan kesilapan: menguji kombinasi penyelesaian dan kaedah pembekuan dan pencairan.
Tetapi para penyelidik juga telah mula mengambil kesempatan daripada teknologi baru untuk meneliti lebih dekat bagaimana ais berperilaku dalam sel dan tisu.
Sekiranya proses difahami secara terperinci, boleh diharapkan kaedah yang inovatif dan lebih berkesan dapat direka untuk mengawalnya.
Dalam tempoh 12 bulan yang lalu terdapat kemajuan yang ketara dalam bidang ini. Taylor, yang bekerja dengan Yoed Rabin, seorang jurutera mekanikal di Carnegie Mellon University di Pittsburgh, memperkenalkan peranti baru yang membolehkan visualisasi imej termal penuh warna termaju pada fabrik jumlah besar.
Sementara itu, Jens Karlsson dari Villanova University di Pennsylvania baru-baru ini telah menangkap urutan video mikroskopik ultra-lambat dari saat ais memasuki poket kecil di antara dua sel yang terikat dan kemudian menyebabkan penghabluran di dalamnya.
Perspektif kaedah ini boleh membawa idea-idea baru tentang cara memanipulasi proses pembekuan, kata Karlsson, yang berusaha mencari cara untuk mengklonkan tisu melalui kawalan yang berhati-hati terhadap proses pembekuan dan pencairan, daripada melalui vitrification.
Satu kemungkinan adalah untuk merancang genetik sel yang boleh dipujuk untuk membentuk persimpangan sel sel yang mampu menahan cryopreservation. Tugas seterusnya adalah untuk mencari cara untuk mengarahkan pembentukan es ekstraselular supaya ia tidak menjejaskan fungsi organ.
Karlsson juga bersedia menggunakan simulasi komputer proses pembekuan untuk menguji berjuta-juta protokol yang mungkin.
"Kami memerlukan jenis alat ini untuk mempercepatkan kemajuan, " kata Karlsson, yang membandingkan tugas itu dengan "berusaha untuk mencapai bulan dengan pecahan dana yang didedikasikan untuk usaha itu."
Walaupun dengan sumber yang terhad, kawasan ini menunjukkan bahawa cryopreservation bebas ais adalah praktikal untuk tisu kecil, seperti segmen saluran darah. "Penghalang yang kekal dan yang penting, " kata Taylor, "adalah untuk skala ke organ manusia."
Bagi Karlsson, yang mengesyaki bahawa usaha sedemikian "mungkin merebak ke dinding" sebelum vitrifikasi pernah berfungsi organ manusia, kaedah pembekuan (atau apa yang dipanggil kaedah berasaskan ais) mewakili jalan yang sama atau bahkan Lebih dipercayai terhadap kejayaan.
Tetapi ada satu tanggapan terakhir yang mesti diambil serius. "Tiada teknik cryopreservation menawarkan 100% survival sel komponen, " kata Taylor.
"Dalam banyak aplikasi ini boleh diterima, tetapi untuk satu organ ini boleh bermakna kecederaan yang besar untuk pembaikan selepas penyimpanan atau pemindahan."
Akhir sekali, ini bermakna tidak kira betapa baiknya cryopreserved spesimen itu, mereka mungkin lebih rendah berbanding dengan organ yang baru diperolehi.
Sumber: www.DiarioSalud.net
