Lefagyasztott egéragy mutatott életjeleket kiolvasztás után – áttörés a tudományban

Egy friss tudományos áttörés közelebb hozhatja azt, ami eddig inkább a sci-fi filmek világába tartozott: a biológiai szövetek mélyfagyasztását és későbbi „újraélesztését”. Német kutatók ugyanis sikeresen kimutatták, hogy lefagyasztott egéragy-szövetek kiolvasztás után újra idegi aktivitást mutattak.

A kutatás új lehetőségeket nyithat az orvostudományban – például az agysérülések kezelésében vagy a szervátültetésekhez szükséges szervek hosszú távú tárolásában.

Miért nehéz lefagyasztani az agyat?

A biológiai szövetek fagyasztásának legnagyobb problémája az jégkristályok kialakulása. Amikor a sejtekben lévő víz megfagy, éles kristályok keletkeznek, amelyek felszakíthatják a sejthártyákat és károsíthatják a neuronok közötti kapcsolatokat.

Az agy esetében ez különösen kritikus, mert az idegsejtek közötti mikroszkopikus kapcsolatok – a szinapszisok – hordozzák a tanulás és a memória alapját.

Ha ezek megsérülnek, az agy működése visszafordíthatatlanul károsodhat.

Üveges állapot: a fagyasztás új módszere

A kutatócsoport egy vitrifikációnak nevezett technikát alkalmazott. Ez egy rendkívül gyors hűtési eljárás, amely megakadályozza a jégkristályok kialakulását.

A folyamat során:

• a szövetet speciális krioprotektív oldatokkal kezelik

• majd folyékony nitrogénben −196 °C-ra hűtik

• a víz nem kristályosodik, hanem „üvegszerű” állapotba kerül

Ebben az állapotban a molekulák mozgása gyakorlatilag leáll, így a sejtszerkezet sérülés nélkül megőrizhető.

A kísérlet: egéragy a mélyfagyasztóban

A tudósok először 350 mikrométer vastag egéragy-szeleteket vizsgáltak, amelyek tartalmazták a hippocampust – az agy tanulásért és memóriáért felelős régióját.

A mintákat:

• −196 °C-ra hűtötték

• −150 °C körüli hőmérsékleten tárolták

• majd speciális módszerrel újra felmelegítették

A minták akár egy hétig is a mélyfagyasztott állapotban maradtak.

Az idegsejtek újra működni kezdtek

A kiolvasztás után a kutatók mikroszkópos és elektromos mérésekkel vizsgálták a szöveteket.

Az eredmények meglepőek voltak:

• a neuronok és szinapszisok szerkezete épen maradt

• a sejtek energiatermelő szervecskéi (mitokondriumok) működtek

• az idegsejtek elektromos ingerekre reagáltak

A legfontosabb megfigyelés az volt, hogy megmaradt az úgynevezett hosszú távú potenciáció, amely az idegsejtek közötti kapcsolat erősödésének folyamata, és alapvető szerepet játszik a tanulásban és a memóriában.

Az egész agyat is sikerült lefagyasztani

A kutatók később még ambiciózusabb kísérletet végeztek: teljes egéragyakat próbáltak vitrifi kálni.

Ehhez krioprotektív anyagokat juttattak az agy vérereibe, hogy minden sejthez eljussanak.

Ez sokkal bonyolultabbnak bizonyult, mert:

• az agy-vér gát korlátozza az anyagok bejutását

• egyes sejtek víztartalma gyorsan változik

• a krioprotektív anyagok mérgezőek lehetnek nagy koncentrációban

A módszer azonban részben sikeres volt: egyes mintákban a neuronok a kiolvasztás után is működtek.

Mit jelent ez az orvostudomány számára?

Bár a kutatás még korai szakaszban van, több fontos alkalmazási lehetőség is felmerül:

1. Szervbankok létrehozása
Az átültetésre váró szervek hosszú távú tárolása megoldhatóvá válhat.

2. Súlyos agysérülések kezelése
A test „lelassítása” időt adhat az orvosoknak a beavatkozásra.

3. idegtudományi kutatás
A laboratóriumok között könnyebben lehetne agyszöveteket megosztani.

Még messze van az emberi „cryosleep”

A kutatók hangsúlyozzák, hogy a technológia még nagyon messze van attól, hogy embereknél alkalmazható legyen.

A vizsgált agyszövetek csak néhány óráig maradtak életképesek a kiolvasztás után, és nem lehetett megállapítani, hogy bármilyen memória vagy viselkedési funkció fennmaradt volna.

Ettől függetlenül az eredmények azt mutatják, hogy ha az idegsejtek szerkezete sértetlen marad, akkor az agyi működés bizonyos formái képesek újraindulni.

Egy lépés a tudományos fantasztikum felé

A kutatás egyik legfontosabb tanulsága, hogy az agy működése szorosan kapcsolódik a fizikai struktúrájához. Ha ez a struktúra megőrizhető, akkor elméletileg a funkció is helyreállhat.

Ez még nem jelenti az emberi „mélyfagyasztás” vagy a sci-fi filmekből ismert kriogén alvás megvalósulását, de a tudósok szerint egy fontos lépést jelent annak megértésében, meddig tolhatók ki az élet biológiai határai.