Глубокая заморозка и перспективы бессмертия: новые успехи и будущее трансплантологии
Человеческое сердце и легкие способны оставаться пригодными для пересадки до шести часов после извлечения, печень — до 12 часов, почка — около суток. Именно из-за этих ограничений больше 60 % донорских органов просто не успевают доставить пациентам. Ученые давно работают над решением этой проблемы. Расскажем, чего удалось добиться.
Хан Соло, персонаж культовой саги «Звездные войны», был заморожен в специальном веществе карбоните, после чего друзьям удалось спасти его и «разморозить»
Фото: © Sarunyu L / Shutterstock / FOTODOM
Глубокая заморозка, или криоконсервация, может стать спасением для тех, кто годами ждет орган для пересадки. Ученые научились замораживать и хранить человеческие эмбрионы еще в 80-е годы прошлого века, но продвинуться дальше никак не удается. Криоконсервация пока используется для замораживания спермы, клеточных культур или преимплантационных эмбрионов — организмов величиной в несколько десятков клеток, поэтому заморозить их легче, чем целый орган. Для этого эмбрионы помещают в жидкий азот, температура которого достигает –196 °C.
Крупные органы или живые организмы замораживаются относительно редко, поскольку пока не существует надежного способа их безопасной разморозки. С чем уже только не экспериментировали ученые, чтобы усовершенствовать методы трансплантации: и с кораллами, и с личинками мух, и с эмбрионами рыбок, и, конечно, с органами разных животных. Все для того, чтобы спасти больше людей.
Главная цель — научиться создавать криобанки, где хранились бы органы, кожа и даже целые конечности для пересадки
Обычно органы для пересадки лишь охлаждают для транспортировки. Замораживать нельзя, иначе образующиеся кристаллы льда необратимо повредят ткани, испортив орган. Чтобы этого избежать, применяются криопротекторы — вещества, которые защищают ткани от последствий заморозки.
В последнее время метод криоконсервации удалось эффективно модифицировать. Например, в этому году исследователи из University of California добились успеха в глубокой заморозке с помощью высокого давления при небольшом объеме криопротекторов: они заморозили сердце свиньи на 21 час, после чего успешно его трансплантировали.
Другую уникальную операцию провели их коллеги из University of Minnesota. Они пересадили почку крысе, заморозив ее пред этим на 100 дней. Исследователи заполнили орган специальным раствором, содержащим криопротекторы и наночастицы железа. Благодаря последним они с помощью магнитного поля равномерно распределили раствор по почке, после чего поместили ее в морозильную камеру, охлажденную до –150 °C. Спустя 45 минут после пересадки почка начала работать.
Этапы трансплантации: (1) удаление почки; (2) заполнение удаленного органа криопротекторами и наночастицами железа; (3) быстрое охлаждение; (4) хранение при температуре −150 °C; (5) быстрое и равномерное разогревание; (6) удаление из органа криопротекторов и наночастиц железа; (7А) оценка состояния органа с помощью нормотермической машинной перфузии или (7В) трансплантация
Изображение: © Springer Nature Limited
Операцию по пересадке замороженной почки перенесли пять крыс. Следующим этапом исследований станет трансплантация почек свиньи.
Сахарная заморозка
Чемпион по замерзанию — лесная лягушка (Rana sylvatica). Две трети ее тела могут быть охлаждены до –16 °C, при этом амфибия будет жить месяцами. Секрет такой способности — в повышенной выработке печенью глюкозы, которая распределяется по организму и действует как антифриз. А специальные белки «захватывают» молекулы воды и, можно сказать, контролируют место их замерзания, организуя этот процесс максимально безопасно для организма.
Взяв такой способ выживания за образец, ученые смогли сохранить человеческую печень в замороженном состоянии на протяжении 27 часов, заполнив ткани органа синтетическим сахаром.
Амфибии славятся своей способностью выживать, даже оказываясь во льду Фото: © Francis Bossé / Shutterstock / FOTODOM
Эксперименты, проводящиеся в попытке остановить биологическое время, все чаще становятся прорывными. За годы исследований ученые не только научились грамотно использовать экстремальный холод, но и снижать токсичность обработки антифризом, а также размораживать органы максимально безопасно.
Кто знает, возможно, в будущем наука найдет способ замораживать не только отдельные органы, но и организм целиком с возможностью его дальнейшей реанимации. Это давняя мечта ученых и фантастов — по сути, бессмертие. Пока что ученым удается проделывать такое только с рыбками данио-рерио, да и то не все выживают после разморозки.
Как спасти исчезающих животных? Заморозить!
Читать
