Gorące tematy: Wolni i Solidarni Smoleńsk Zostań BLOGEREM! RSS Kontakt
Uwaga! Wygląda na to, że Twoja przeglądarka nie obsługuje JavaScript. JavaScript jest wymagany do poprawnego działania serwisu!
4001 postów 1864 komentarze

Bogusław Jeznach

Bogusław Jeznach - Dzielić się wiedzą, zarażać ciekawością.

Organy z zamrażarki

ZACHOWAJ ARTYKUŁ POLEĆ ZNAJOMYM

TRANSPLANTOLOGIA: Praktyczna przyszłość transplantologii zależy od tego, czy nauce uda się opanować bezpieczne zamrażanie i rozmrażanie organów.

 

Podczas typowej zimy w Ameryce Północnej tamtejsza pospolita żaba leśna (łac. Rana sylvatica, ang. wood frog) potrafi nawet kilka razy zamarznąć na kość, a potem odtajać i normalnie skakać, polować, kumkać i rozmnażać się bez problemu. Żabi fenomen polega na tym, że potrafi ona zastąpić większość wody w swoim organizmie glukozą mobilizowaną z zasobów wątroby w miarę spadku temperatury. Dzięki temu w jej komórkach i tkankach przy zamarzaniu nie tworzy się krystaliczny, twardy lód. Kiedy temperatura wzrasta, zwierzę taje i żyje bez widocznych szkód dla zdrowia.   

Rana sylvatica, samiec

To, co urocze żabki robią bez namysłu, badacze starają się powtórzyć wkładając w to wiele intelektualnego i doświadczalnego wysiłku. Nie chodzi im bynajmniej o zamrażanie i odmrażanie całych ludzi, bo jest to idea z pogranicza fantazji i hochsztaplerki, ale o długotrwałą konserwację organów do transplantacji. Według Światowej Organizacji Zdrowia obecnie zaspokaja się zaledwie 10% popytu na ludzkie narządy do przeszczepów. W krajach, gdzie transplantologia jest rozwiniętą i realną ofertą medycyny, podaż organów spada po części dzięki temu, że samochody są coraz bardziej bezpieczne, a procedury ratunkowe coraz bardziej skuteczne. Z drugiej strony jednak, część dostępnych organów marnuje się, ponieważ pod ręką nie ma gotowych biorców, a transplantacja musi być wykonana tylko dopóki organ jest w stanie świeżym. Schłodzona, ale nie zamrożona nerka nadaje się do tego celu najwyżej przez 12 godzin, a serce jeszcze krócej. Sytuację mogłaby zmienić możliwość głębokiego zamrażania i rozmrażania organów bez ich tkankowego uszkodzenia. Można by wtedy założyć banki organów do przeszczepów. Żaden zdatny narząd by się nie zmarnował. Można by je dowolnie dobierać z półki według parametrów zgodności immunologicznej. Itd., itp.   

 

Problem polega bowiem na tym, że kiedy woda zamarza – powiększa swoją objętość. Kryształki lodu mają inną strukturę i wielkość niż krople płynu. Jeśli woda znajduje się w żywej tkance, przy zamarzaniu powstaje w niej mnóstwo pękniętych komórek, rozerwanych ścianek drobnych naczyń itp. Mikroskopijne uszkodzenia są tak rozległe i masowe, że tkanka jest potem nie do odratowania. Obecnie jednak szeroki sojusz ekspertów z wielu dziedzin, od chirurgii i biochemii po mechanikę i dietetykę pracuje nad przezwyciężeniem tej fundamentalnej przeszkody. Po wielu latach prób i wysiłków wielu z nich uważa, że nauka jest dziś u progu praktycznego zastosowania kriokonserwacji narządów dla potrzeb transplantacji. W środowisku specjalistów narasta pełne nadziei podniecenie.

 

Zamrożona sperma

Niektóre ludzkie i zwierzęce tkanki są już od dawna z powodzeniem konserwowane przez zamrażanie. Od 60 lat zamraża się spermę i czerwone ciałka krwi, a od 30 lat embriony w najwcześniejszym stadium rozwoju. Są to jednak przypadki bardzo szczególne. Plemniki i krwinki to przecież pojedyncze komórki, w dodatku bardzo mało wodniste. Zamrażane zarodki to wprawdzie są już setki komórek, ale są to nadal struktury bardzo maleńkie. Zamrażanie i rozmrażanie organów pełnowymiarowych jest o  wiele, wiele trudniejsze.

 

Zamrożone krwinki

Dr Mehmet Toner, turecki badacz pracujący w Harvard Medical School przyjął strategię żaby leśnej. Wielu czytelnikom może wydać się to dziwne, ale płaz ten przeżywa zimowe mrozy zmieniając swoje płyny tkankowe nie w lód tylko w …szkło. Laik ma prawo tego nie wiedzieć, ale technicznie biorąc szkło jest właściwie płynem, a nie ciałem stałym. Dla potrzeb niniejszych rozważań zasadnicza różnica polega na tym, że przy obniżaniu temperatury szkło nie tworzy kryształów i nie zmienia struktury, a zatem nie powoduje uszkodzeń tkanki tak jak płyny zmieniające stan skupienia.

 

Mehmet Toner

Żabie „szkło” jest stężonym roztworem glukozy. W swoich doświadczeniach dr Toner używa jednak do zeszkliwień jako kriokonserwanta innego rodzaju cukru – trehalozy. Jej przewaga nad glukozą polega na tym, że jest dużo mniej reaktywna, a zatem jest mniejsze prawdopodobieństwo, że w dużym stężeniu mogłaby uszkodzić tkanki. Jej wadą jest natomiast to, że jest również dużo słabiej wchłaniana do komórek. Żeby tej wadzie zaradzić dr Toner ozdobił cząsteczki trehalozy dowieszając do nich molekularny smakołyk - grupy acetylowe. Działają one jako chemiczne klucze umożliwiając wnikanie i dotarcie do miejsc inaczej niedostępnych. Sztuczka się udaje. W czerwcu 2015 zespół Tonera udowodnił, że taka acetylowana trehaloza pozwala na ożywienie zamrożonych w niej przedtem komórek tkanki szczura, tak jak założono w doświadczeniu.

Osobne niebezpieczeństwa czyhają jednak przy rozmrażaniu tkanek. Ogrzanie zamrożonej tkanki musi być bardzo szybkie. Inaczej – paradoksalnie – tam, gdzie było tylko cukrowe szkło, może pojawić się lód. Dzieje się tak dlatego, że bezwodna część szkła roztapia się do postaci właściwego płynu prędzej niż stanie się to z wodą, a przez to się od niej oddziela. I wtedy ta pozostała czysta woda krzepnie w kryształki lodu ze wszystkimi destruktywnymi dla tkanki konsekwencjami tego procesu.

Takie gwałtowne ogrzanie musi na dodatek być przeprowadzone bardzo równomiernie. Inaczej bowiem, jak to określił John Bischof z uniwersytetu stanowego Minnesoty „narząd popęka jak kostka lodu wrzucona do wody”. Dr Bischof opracował nowe rozwiązanie dla tego problemu. Jego zespół proponuje, aby do kriokonserwanta doczepić maleńkie cząsteczki magnetytu, który jest jednym z tlenków żelaza. Jeśli tak zamrożony organ znajdzie się w szybko zmiennym polu magnetycznym ówże magnetyt rozgrzeje się bardzo szybko. Zakładając, że jego cząsteczki wysyciły zamrożony organ możliwie równomiernie, także rozgrzanie będzie równomierne. Eksperymenty zespołu Bischofa przeprowadzone na zastawkach serca i na tętnicach wydają się obiecująco potwierdzać to założenie.  

Ido Braslavsky

Inny badacz, Ido Braslavsky z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie przyjął odmienny kierunek rozumowania i działania. Wiele gatunków ryb, owadów i roślin znanych ze swej odporności na mróz stosuje bowiem ochronę za pomocą specjalnych białek, które aktywnie hamują powstawanie kryształków lodu, nawet bez obniżania samego punktu zamarzania wody. Braslavsky spędził dużo czasu na badaniu struktury tych białek, a nawet zbudował sobie specjalny mikroskop do tego celu. Dodając fluorescencyjne znaczniki do każdej obserwowanej molekuły białka może on śledzić dokładnie dokąd one docierają i jak utrudniają wzrost kryształków lodu w ten sposób, że czujnie doczepiają się do pierwszego zawiązka kryształu nie pozwalając mu się rozrastać. Jego badania mają też doraźną stronę komercyjną: wyjaśnia on mianowicie w jaki sposób tworzenie się lodu wpływa na teksturę i smak lodów cukierniczych, czyli tych, które tak lubimy lizać zwłaszcza w upalne dni latem.     

Korkut Uygun: Wątroba szczura żyje 4 dni

Badacze włożyli także dużo wysiłku w to, aby w ogóle uniknąć głębokiego zamrażania, skoro niesie ono ze sobą tyle ryzyka. Przepuszczają oni mianowicie przez dany organ schłodzony koktajl złożony z konserwantów, tlenu, przeciwutleniaczy itp.  Nazywa się to perfuzją i w jakimś sensie odpowiada to utrzymaniu takiego narządu we własnym systemie podtrzymania życia. W ubiegłym roku dr Korkut Uygun, inny Turek z Harvardu, ale też kolega Tonera, wraz z nim udowodnił, że kombinacja schładzania i perfuzji pozwala zachować wątrobę szczura w żywym stanie przez cztery dni.  

Wszystkie te podejścia są jednak dość inwazyjne. Kenneth Storey z kanadyjskiego Uniwersytetu Carleton w Ottawie uważa, że lepszą drogą byłoby naśladowanie mechanizmu biologii molekularnej u organizmów mrozoodpornych. Przestudiował on w szczegółach zmiany białka komórkowego i genów, jakie zachodzą w takich organizmach, w tym także działanie tzw. micro-RNA, czyli niewielkich cząsteczek, które mogą przerywać ekspresję genu w komórce lub proces wytwarzania białek.   

 

Kenneth Storey

W grudniu 2015 opublikował on katalog 53 zmian micro-RNA, które zachodzą w organizmie żaby leśnej kiedy zamarza. Hibernujące ssaki, owady, a nawet nicienie glebowe - wszystkie one jak się wydaje, zmieniają swe komórki w podobny do żaby sposób. Storey uważa zatem, że istnieje jakiś nadrzędny sygnał molekularny, które wszystkie te zjawiska spina i nimi rządzi. Gdyby udało się go odnaleźć byłby to klucz do biologicznego przygotowania tkanek do zamarzania.   

Jak z tego widać, istnieje już wiele cennych pomysłów na zamrażanie tkanek. Tak wiele, że niektórzy doszli do wniosku iż przydałoby się trochę koordynacji w tych wysiłkach. Taki właśnie cel przyświeca sojuszowi na rzecz konserwacji narządów (Organ Preservation Alliance, OPA), amerykańskiej organizacji dobroczynnej założonej w 2014 roku, która ma już pewne sukcesy na tym polu. Rok temu zorganizowała ona tzw. hackathon - sesję amatorskiego majsterkowania typu zrób-to-sam (DIY) z zadaniem znalezienia nowych rozwiązań w zamrażaniu tkanek. Zwycięzca – Peter Kilbride (cóż za okropne nazwisko!) z londyńskiego University College opracował genialną metodę witryfikacji, w której użył mikroskopijnych cząsteczek dwutlenku krzemu, czyli właściwie pylistego piasku, i nim zastąpił klasyczne, ale przecież potencjalnie toksyczne kriokonserwanty.  Jest to być może rewolucyjna idea, która obecnie jest przedłożona do opatentowania.

OPA jest również dobra, gdy chodzi o lobbying. W ubiegłym roku udało się jej przekonać departament obrony USA (amerykański MON), gdzie zainteresowanie transplantologią powinno być oczywiste, bo jest logiczne, do tego, aby przyznał fundusze na projekty siedmiu zespołom badawczym w dziedzinie kriokonserwacji. W styczniu br departament ten rozszerzył tenże program zasilając go dalszymi trzema strumieniami pieniędzy. Również National Institutes of Health, czyli badawcze ramię rządu USA w dziedzinie medycyny, ma dość hojny program wydatków na badania kriokonserwacji narządów do transplantacji.  

 

Rozmaici sponsorzy ustawiają się dodatkowo w kolejce do subsydiowania tego kierunku badań. Są wśród nich inicjatywy biznesowe (venture  capital), fundusze dobroczynne oraz indywidualni filantropi. Kupka pieniędzy rośnie dość szybko. Np. XPRIZE Foundation przygotowuje nagrodę dla zespołu, któremu uda się przeszczepić pięciu zwierzętom  narządy, które były przedtem zamrożone przez przynajmniej tydzień. Inny sponsor – Thiel Foundation, zainicjowana przez Petera Thiela  (to ten, co wylansował PayPal) przyznała grant badawczy firmie Arigos Biomedical pracującej nad witryfikacją wysokociśnieniową. Pojawiają się nowi zawodnicy: firma Tissue Testing Technologies pracuje nad sposobami jednolitego i szybkiego rozgrzewania i rozmrażania narządów; Sylvatica Biotech dopieszcza recepturę na koktajl kriokoserwacyjny; X-therma próbuje naśladowania specjalnych białek krioochronnych. Światowy wyścig kriokonserwacyjny trwa, a jego oczywistą metą na horyzoncie jest bank zamrożonych organów do przeszczepów.

 

 

KOMENTARZE

  • Wszystko ok
    tyle, że bardzo często człowieka trzeba najpierw zabić,by wziąć jego organy.
    Udowodnił to prof. Talar wybudzając dziesiątki osób ze śmierci mózgowej, która medycznie kwalifikuje "zwłoki"do pobrania narządów.
    Większość istotnych organów pobranych ze zwłok nie nadaje się do przeszczepu.
  • Bez względu na ocenę moralną
    to jednak przeszczepy są formą kanibalizmu.
  • @interesariusz z PL 23:50:01
    Logicznie biorąc transfuzja krwi też.
  • To droga donikadddddddd...
    Moze lepiej nie dprowadzac do tego ze cale spoleczenstwo staje sie chronicznie chore jako zalozony cel ,wtedy transplantologia w takiej skali nie bedzie po prostu potrzebna[patrz np ..marta brzoza.pl]
  • @jan 22:00:05
    Ja też uważam, że lepiej jest być młodym, zdrowym, pięknym, mądrym i bogatym niż starym, chorym, szpetnym, głupim i biednym. Tylko co zrobić z rzeczywistością?
  • Kto pamięta
    Film (i książkę) "COMA"?

OSTATNIE POSTY

więcej

ARCHIWUM POSTÓW

PnWtŚrCzPtSoNd
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930