Неужели космические полеты длиной в тысячелетия - не такая уж фантастика?
Десятилетиями состояние анабиоза оставалось лишь мечтой писателей-фантастов. В культовом фильме Ридли Скотта "Чужой" экипаж корабля "Ностромо" выбирается из крио-капсул при приближении к далёкой экзопланете, в цикле "Основание" Айзека Азимова некоторые персонажи проводят в ледяном сне десятки, а иногда и более ста лет... И эти фантастические идеи постепенно обретают научную основу.
Исследователь Александр Герман из Университета Эрлангена-Нюрнберга в Германии вместе со своей командой разработал метод , позволяющий погрузить фрагменты гиппокампа мышиного мозга в состояние криогенной заморозки на целую неделю, а затем успешно вернуть их к жизни.
На самом деле, слово “заморозка” тут не совсем подходит. Криоконсервация — это гораздо более сложный процесс. Ткани, замороженные обычным способом подвержены повреждениям из-за образования кристаллов льда, что в конечном итоге приводит к потере функций и гибели клеток. Именно поэтому команда Германа использовала метод, известный как витрификация.
В отличие от обычного замерзания, витрификация позволяет биоматериалу оставаться аморфным, словно застывший гель. Делается это с помощью криопротекторов — специальных веществ, которые заменяют воду в клетках и предотвращают образование кристаллов льда. Процесс проходит в несколько этапов.
Сначала клетки или ткани помещают в раствор криопротектора, который постепенно вытесняет воду. Затем образцы охлаждают сверхбыстро, обычно с помощью жидкого азота, что позволяет им мгновенно перейти в стеклообразное состояние без кристаллизации. В таком состоянии ткань может храниться годами.
"На основе стереомикроскопической оценки набухания и кристаллизации тканей, а также степени электрофизиологического восстановления, мы оптимизировали процедуру витрификации, минимизирующую повреждения", — отметили исследователи в своей работе, недавно опубликованной на препринт-сервере bioArxiv.
После обработки криопротекторами срезы мозга охлаждали до -196°C (примерно -321°F) в жидком азоте. Этот шаг критически важен, поскольку прямой перенос в жидкий азот без криопротекторной обработки привёл бы к растрескиванию ткани. Затем образцы хранили в морозильной камере при температуре -150°C (-238°F) в течение недели.
Когда их извлекли и довели до температуры -10°C (14°F), наблюдения показали отсутствие кристаллизации как на этапе охлаждения, так и при нагревании. Оживлённая мозговая ткань практически полностью восстановилась и возобновила электрическую активность. Хрупкие синапсы, соединяющие нервные клетки и передающие через них импульсы, остались нетронутыми, и Герман даже предположил, что возможно (хотя это ещё не доказано) сохранение памяти.
Вопрос о том, можно ли в будущем применить эту технологию для погружения в состояние анабиоза целого органа или даже целого организма, требует дальнейших исследований. Некоторые животные сами вырабатывают собственные криопротекторы, переходя в состояние оцепенения, чтобы пережить суровые зимы. Это ещё один механизм, который учёные могли бы изучить в поисках методов искусственного анабиоза. Но всё еще впереди.
Десятилетиями состояние анабиоза оставалось лишь мечтой писателей-фантастов. В культовом фильме Ридли Скотта "Чужой" экипаж корабля "Ностромо" выбирается из крио-капсул при приближении к далёкой экзопланете, в цикле "Основание" Айзека Азимова некоторые персонажи проводят в ледяном сне десятки, а иногда и более ста лет... И эти фантастические идеи постепенно обретают научную основу.
Исследователь Александр Герман из Университета Эрлангена-Нюрнберга в Германии вместе со своей командой разработал метод , позволяющий погрузить фрагменты гиппокампа мышиного мозга в состояние криогенной заморозки на целую неделю, а затем успешно вернуть их к жизни.
На самом деле, слово “заморозка” тут не совсем подходит. Криоконсервация — это гораздо более сложный процесс. Ткани, замороженные обычным способом подвержены повреждениям из-за образования кристаллов льда, что в конечном итоге приводит к потере функций и гибели клеток. Именно поэтому команда Германа использовала метод, известный как витрификация.
В отличие от обычного замерзания, витрификация позволяет биоматериалу оставаться аморфным, словно застывший гель. Делается это с помощью криопротекторов — специальных веществ, которые заменяют воду в клетках и предотвращают образование кристаллов льда. Процесс проходит в несколько этапов.
Сначала клетки или ткани помещают в раствор криопротектора, который постепенно вытесняет воду. Затем образцы охлаждают сверхбыстро, обычно с помощью жидкого азота, что позволяет им мгновенно перейти в стеклообразное состояние без кристаллизации. В таком состоянии ткань может храниться годами.
"На основе стереомикроскопической оценки набухания и кристаллизации тканей, а также степени электрофизиологического восстановления, мы оптимизировали процедуру витрификации, минимизирующую повреждения", — отметили исследователи в своей работе, недавно опубликованной на препринт-сервере bioArxiv.
После обработки криопротекторами срезы мозга охлаждали до -196°C (примерно -321°F) в жидком азоте. Этот шаг критически важен, поскольку прямой перенос в жидкий азот без криопротекторной обработки привёл бы к растрескиванию ткани. Затем образцы хранили в морозильной камере при температуре -150°C (-238°F) в течение недели.
Когда их извлекли и довели до температуры -10°C (14°F), наблюдения показали отсутствие кристаллизации как на этапе охлаждения, так и при нагревании. Оживлённая мозговая ткань практически полностью восстановилась и возобновила электрическую активность. Хрупкие синапсы, соединяющие нервные клетки и передающие через них импульсы, остались нетронутыми, и Герман даже предположил, что возможно (хотя это ещё не доказано) сохранение памяти.
Вопрос о том, можно ли в будущем применить эту технологию для погружения в состояние анабиоза целого органа или даже целого организма, требует дальнейших исследований. Некоторые животные сами вырабатывают собственные криопротекторы, переходя в состояние оцепенения, чтобы пережить суровые зимы. Это ещё один механизм, который учёные могли бы изучить в поисках методов искусственного анабиоза. Но всё еще впереди.