Naučnici prvi put oživeli aktivnost u zamrznutom, pa odmrznutom mozgu

U naučnoj fantastici nije retkost radnja u kojoj krioprezervirani čovek putuje kroz vreme.Telo mu je duboko zamrznuto, a zatim odmrznuto, i ponovo probuđeno u sledećoj deceniji ili veku, sa svim očuvanim mentalnim i fizičkim sposobnostima.

Istraživači koji pokušavaju kriogeno zamrzavanje i odmrzavanje moždanog tkiva ljudi i drugih životinja, uglavnom mladih kičmenjaka, već su pokazali da neuronsko tkivo može preživeti zamrzavanje na ćelijskom nivou i, nakon odmrzavanja, ostati donekle funkcionalno.

Međutim, nije bilo moguće u potpunosti obnoviti procese neophodne za pravilno funkcionisanje mozga što podrazumeva neuronske aktivnosti, ćelijski metabolizam i plastičnost mozga.

Tim naučnika iz Nemačke međutim, demonstrirao je metod za krioprezervaciju i odmrzavanje mozga miševa koji ostavlja deo funkcionalnosti netaknutim.

Studija, objavljena u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences 3 detaljno opisuje upotrebu metode koja se zove vitrifikacija, a koja održava tkivo u staklastom stanju, zajedno sa procesom odmrzavanja koji čuva živo tkivo.

„Ako je funkcija mozga emergentno svojstvo njegove fizičke strukture, kako je možemo oporaviti od potpunog zastoja?“, pita Aleksandar German, neurolog sa Univerziteta Erlangen-Nirnberg u Nemačkoj i glavni autor studije. Nalazi, kaže on, ukazuju na potencijal da se jednog dana zaštiti mozak tokom bolesti ili nakon teške povrede, uspostave banke organa, pa čak i postigne krioprezervacija celog tela sisara.

Kristali leda oštećuju strukturu tkiva mozga

Glavni razlog zašto se mozak bori da se oporavi od smrzavanja je oštećenje izazvano formiranjem kristala leda. Oni pomeraju ili probijaju osetljivu nanostrukturu tkiva, narušavajući ključne ćelijske procese

„Pored leda, moramo uzeti u obzir nekoliko faktora, uključujući osmotski stres i toksičnost usled krioprotektanta“, kaže German.

German i njegove kolege su se okrenuli metodi krioprezervacije bez leda koja se zove vitrifikacija u nastojanju da sačuvaju funkciju mozga.

Vitrifikacija hladi tečnosti dovoljno brzo da zarobi molekule u neorganizovanom, staklastom stanju pre nego što imaju priliku da formiraju kristale leda.

„Želeli smo da vidimo da li bi funkcija mogla da se ponovo pokrene nakon potpunog prestanka molekularne mobilnosti u staklastom stanju“, objasnio je German.

Prvo su istraživači testirali svoju metodu na delovima mozga miša debljine 350 mikrometara, koje su uključivale hipokampus, odnosno središte mozga zaduženo za pamćenje i prostornu navigaciju.

Delovi mozga su prethodno tretirani u rastvoru koji sadrži hemikalije za krioprezervaciju pre nego što su brzo ohlađeni tečnim azotom na -196 ºC. Zatim su čuvani u zamrzivaču na -150 ºC u staklastom stanju između deset minuta i sedam dana.

Nakon odmrzavanja delova mozga u toplim rastvorima, tim je analizirao tkivo kako bi utvrdio da li je zadržalo bilo kakvu funkcionalnu aktivnost. Mikroskopskim analizama pokazano je da su neuronske i sinaptičke membrane bile netaknute, a testovi mitohondrijalne aktivnosti nisu otkrili metabolička oštećenja.

Elektro-snimci neurona pokazali su da su, uprkos umerenim odstupanjima u poređenju sa kontrolnim ćelijama, reakcije neurona na električne stimuluse bile blizu normalnih.

Hipokampalni neuronski putevi su i dalje pokazivali sinaptičko jačanje ili „dugoročnu potencijaciju“ koja je u osnovi učenja i pamćenja. Međutim, pošto se takvi preseci prirodno degradiraju, posmatranja su bila ograničena na nekoliko sati.

Naučnicima ostaje da daljim i obuhvatnijim analizama dobiju više podataka koji bi bili korisni uglavnom u praksi, za čuvanje organa.

Mritjundžaj Kotari, iz Deppartmana za mašinstvo na Univerzitetu Nju Hempšir u Daremu, kaže da studija unapređuje najsavremeniju tehnologiju krioprezervacije moždanog tkiva: „Ovakav napredak je ono što postepeno pretvara naučnu fantastiku u naučnu mogućnost“. Međutim, dodaje da primene poput dugoročnog skladištenja velikih organa ili tela sisara ostaju daleko iznad mogućnosti studije.