Oamenii de știință reînvie activitatea în creierele de șoarece înghețate pentru prima dată
Un nou studiu a demonstrat o metodă de conservare prin criogenie și dezghețare a creierelor de șoarece, păstrând unele funcționalități ale acestora. Cercetătorii din Germania susțin că aceste descoperiri ar putea deschide calea pentru protejarea creierului în caz de boală sau leziuni severe și chiar pentru obținerea crioconservării corpului întreg. Potrivit nature.com, metoda utilizată implică vitrificarea, care păstrează țesutul într-o stare asemănătoare sticlei.
👉 Contextul și limitările crioconservării creierelor
Un trope familiar în știința ficțiunii este călătorul în timp crioconservat, ale cărui corp este înghețat în animație suspendată și apoi dezghețat și reînviorat în altă decadă sau secol, cu toate capacitățile mentale și fizice intacte. Cercetătorii care au încercat congelarea și dezghețarea țesutului cerebral de la oameni și alte animale, majoritatea vertebratelor tinere, au arătat că țesutul neuronal poate supraviețui înghețului la nivel celular și, după dezghețare, într-o oarecare măsură funcțional.
Cu toate acestea, nu a fost posibil să se restaureze complet procesele necesare pentru o funcționare adecvată a creierului — activarea neuronală, metabolismul celular și plasticitatea cerebrală. O echipă din Germania a demonstrat acum o metodă de crioconservare și dezghețare a creierelor de șoarece care păstrează intactă o parte din această funcționalitate. Studiul, publicat pe 3 martie în Proceedings of the National Academy of Sciences, detaliază utilizarea de către autori a unei metode numite vitrificare, care conservă țesutul într-o stare asemănătoare sticlei, împreună cu un proces de dezghețare care păstrează țesutul viu.
👉 Metoda vitrificării și rezultatele obținute
„Dacă funcția creierului este o proprietate emergentă a structurii sale fizice, cum putem să o recâștigăm după o oprire completă?”, întreabă Alexander German, neurolog la Universitatea din Erlangen–Nuremberg, autorul principal al studiului. El afirmă că descoperirile sugerează potențialul de a proteja creierul în timpul bolilor sau după leziuni grave, de a crea bănci de organe și chiar de a realiza crioconservarea întregului corp la mamifere. Mrityunjay Kothari, care studiază ingineria mecanică la Universitatea din New Hampshire, este de acord că studiul avansează tehnologia în domeniul crioconservării țesutului cerebral. „Acest tip de progres este ceea ce transformă treptat știința ficțiune în posibilitate științifică”, afirmă el.
Cu toate acestea, el adaugă că aplicații precum banca pe termen lung a organelor mari sau a mamiferelor rămân departe de capacitățile acestui studiu. Principala cauză pentru care creierul întâmpină dificultăți în a se recupera complet după îngheț este daunele cauzate de formarea cristalelor de gheață. Acestea deplasează sau pătrund în structura delicată a țesutului, perturbând procesele celulare cheie. „Dincolo de gheață, trebuie să ținem seama de mai multe considerații, inclusiv stresul osmotic și toxicitatea datorată crioprotectanților”, spune German.
German și colegii săi s-au îndreptat spre o metodă fără gheață de crioconservare numită vitrificare, în încercarea de a păstra funcția creierului. Vitrificarea răcește lichidele suficient de repede pentru a prinde moleculele într-o stare dezordonată, asemănătoare sticlei, înainte ca acestea să aibă șansa să formeze cristale de gheață. „Am vrut să vedem dacă funcția ar putea să reînvie după o oprire completă a mobilității moleculare în starea vitrificată”, spune German.
Ei au testat mai întâi metoda pe felii de creier de șoarece de 350 microni grosime, care includeau hipocampul — un nucleu cerebral esențial pentru memorie și navigația spațială. Felii de creier au fost tratate anterior într-o soluție care conținea substanțe chimice de crioconservare, înainte de a fi răcite rapid folosind azot lichid la −196 ºC. Acestea au fost apoi păstrate într-un congelator la −150 ºC într-o stare asemănătoare sticlei timp de zece minute până la șapte zile. După dezghețarea feliilor de creier în soluții calde, echipa a analizat țesutul pentru a verifica dacă a păstrat vreo activitate funcțională.
Microscopiile au arătat că membrane neuronale și sinaptice erau intacte, iar testele pentru activitatea mitocondrială nu au relevat daune metabolice. Înregistrările electrice ale neuronilor au arătat că, în ciuda abaterilor moderate comparativ cu celulele de control, răspunsurile neuronilor la stimuli electrici erau aproape normale. Cărțile neuronale hipocampale au arătat în continuare întărirea sinaptică sau „potențierea pe termen lung” care stă la baza învățării și memoriei. Cu toate acestea, deoarece astfel de felii se degradează natural, observațiile au fost limitate la câteva ore.
