Trong trường hợp bạn cần một quả thận mới, một trái tim thay thế hoặc một cơ quan quan trọng khác, bạn không có nhiều lựa chọn. Điều này là do khi nói đến các cơ quan khỏe mạnh của con người để cấy ghép có thể cứu sống, có một khoảng cách lớn giữa cung và cầu.
Tại Hoa Kỳ, 26.517 cơ quan đã được cấy ghép vào năm 2013, nhưng hơn 120.000 bệnh nhân nằm trong danh sách chờ. Nói một cách đơn giản, không có đủ đóng góp cho tất cả mọi người.
Thậm chí tệ hơn, đôi khi các cơ quan có sẵn bị lãng phí vì chúng không có nhiều thời hạn sử dụng một khi đã được đưa ra khỏi nhà tài trợ.
Hiện tại, điều tốt nhất chúng ta có thể làm là giữ chúng trong một giải pháp đặc biệt chỉ trên 0 độ C trong một hoặc hai ngày, điều này không cho phép nhiều thời gian để tìm những bệnh nhân là người nhận tương thích hoàn toàn để nhận chúng.
Nhưng có một câu trả lời có thể. Nếu các nhà khoa học có thể tìm cách đóng băng các bộ phận cơ thể và mang chúng trở lại mà không bị thiệt hại, chúng ta có thể giữ chúng trong nhiều tuần hoặc nhiều tháng.
Điều tương tự có thể được thực hiện với các cơ quan được thiết kế trong phòng thí nghiệm, nếu chúng ta có thể tạo ra chúng. Với ý nghĩ này, Liên minh Bảo tồn Nội tạng, một tổ chức từ thiện gắn liền với các phòng thí nghiệm của Đại học Singularity trong Công viên Nghiên cứu NASA ở California, có kế hoạch tạo ra một giải thưởng triệu phú cho những người khuyến khích tiến bộ trong vấn đề này.
Có thể đông lạnh?
Vì vậy, chúng ta có thể thoáng thấy một thời gian khi các bác sĩ phẫu thuật cấy ghép mở tủ đông và chọn thận, gan hoặc tim để thực hiện các hoạt động cứu sống?
Các nhà khoa học đã bảo quản lạnh hoặc đóng băng thành công các nhóm nhỏ tế bào người trong 40 năm.
Họ bảo tồn noãn và phôi làm ngập các tế bào bằng các giải pháp của các hợp chất được gọi là hợp chất bảo vệ lạnh, ngăn chặn sự hình thành các tinh thể băng có thể phá hủy các tế bào và cũng bảo vệ chúng chống lại sự co rút chết người.
Thật không may, họ gặp phải những trở ngại lớn khi họ cố gắng thực hiện quy trình này ở quy mô lớn hơn, vì kiến trúc bên trong các cơ quan và mô phức tạp nhất dễ bị tổn thương hơn nhiều so với thiệt hại liên quan đến tinh thể băng.
Tuy nhiên, một nhóm nhỏ các nhà nghiên cứu đã không từ bỏ và đang chuẩn bị cho thử thách, một phần, theo các manh mối của tự nhiên.
Ví dụ, cá băng ở Nam Cực tồn tại ở vùng nước rất lạnh ở nhiệt độ -2 độ C nhờ các protein chống đông (AFP), làm giảm điểm đóng băng của chất lỏng cơ thể và liên kết với Tinh thể băng để ngăn chặn sự lây lan của nó.
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng các giải pháp có chứa AFPs cá đá ở Nam Cực để bảo tồn tim chuột trong khoảng thời gian lên tới 24 giờ ở một vài độ dưới 0 độ.
Tuy nhiên, ở nhiệt độ thấp hơn, các hiệu ứng phản tác dụng xảy ra trong các AFP của loài động vật này: chúng buộc sự hình thành các tinh thể băng tạo ra các điểm sắc nhọn xuyên qua màng tế bào.
Một hợp chất chống đông khác được phát hiện gần đây trong một con bọ cánh cứng Alaska có thể chịu được -60 ° C có thể hữu ích hơn.
Nhưng các thành phần chống đông một mình sẽ không thực hiện công việc. Điều này là do sự đóng băng cũng phá hủy các tế bào bằng cách ảnh hưởng đến dòng chảy của chất lỏng trong và ngoài chúng.
Nước đá hình thành trong khoảng trống giữa các tế bào, làm giảm thể tích chất lỏng và tăng nồng độ muối hòa tan và các ion khác. Nước chảy từ các tế bào ra ngoài để bù lại, khiến chúng bị héo và chết.
Trong noãn và phôi, các hợp chất bảo vệ lạnh như glycerol rất hữu ích: chúng không chỉ thay thế nước để ngăn chặn sự hình thành băng trong tế bào, mà còn giúp ngăn ngừa sự co rút và chết của tế bào.
Vấn đề là những hợp chất này không thể hoạt động với cùng một loại ma thuật trong các cơ quan. Một mặt, các tế bào mô dễ bị xâm nhập băng hơn nhiều.
Và ngay cả khi các tế bào được bảo vệ, các tinh thể băng hình thành trong không gian giữa chúng phá hủy các cấu trúc ngoại bào giữ các cơ quan lại với nhau và tạo điều kiện cho chức năng của nó.
Thủy tinh
Một cách để vượt qua sự nguy hiểm của đóng băng là ngăn chặn nó xảy ra. Đó là lý do tại sao một số nhà khoa học cam kết với một kỹ thuật gọi là thủy tinh hóa, theo đó các mô bị lạnh đến mức chúng trở thành một chiếc cốc không có băng.
Phương pháp này đã được một số phòng khám hỗ trợ sinh sản sử dụng và đã tạo ra một số kết quả đáng khích lệ nhất cho đến nay về việc bảo tồn các mô phức tạp.
Vào năm 2000, chẳng hạn, Mike Taylor và các đồng nghiệp của ông tại Cell and Tissue Systems ở Charleston, South Carolina, đã làm đông cứng các đoạn dài 5cm của tĩnh mạch thỏ, nằm giữa các tế bào và các cơ quan về phức tạp và cho thấy rằng họ giữ lại hầu hết các chức năng của họ sau khi sưởi ấm.
Hai năm sau, Greg Fahy và các đồng nghiệp của ông tại Thế kỷ 21, một công ty nghiên cứu bảo quản lạnh có trụ sở tại California, đã tạo ra một bước đột phá: họ làm lạnh thận của thỏ, giữ nó dưới nhiệt độ chuyển thủy tinh của - 122 độ C trong 10 phút, trước khi rã đông và cấy nó vào một con thỏ sống trong 48 ngày trước khi nó được giết mổ để kiểm tra nó.
"Đây là lần đầu tiên một cơ quan quan trọng có hỗ trợ sự sống sau đó được bảo quản lạnh và cấy ghép", Fahy nói. "Đó là bằng chứng cho thấy đó là một đề xuất thực tế."
Nhưng thận không hoạt động tốt như phiên bản khỏe mạnh, chủ yếu là do một bộ phận đặc biệt là tủy, mất nhiều thời gian hơn để hấp thụ dung dịch bảo vệ lạnh, có nghĩa là một số nước đá hình thành trên nó trong quá trình rã đông.
"Mặc dù chúng tôi đã có tinh thần tuyệt vời, chúng tôi cũng biết rằng chúng tôi phải cải thiện", Fahy nói thêm.
"Đó là lần gần nhất chúng tôi đến, " Taylor nói, thêm một lưu ý cảnh báo. "Đó là hơn 10 năm trước, và nếu kỹ thuật này đủ mạnh, thì đáng lẽ phải có báo cáo và nghiên cứu tiếp theo chứng thực cho phát hiện này, một cái gì đó đã không tồn tại."
Tiến độ đã chậm, một phần, theo Fahy, bởi vì nó đã ngừng sản xuất một hóa chất là một phần quan trọng trong phương pháp của ông. Tuy nhiên, nhóm của ông đã lấy lại được vị trí và bước lên phía trước: tại cuộc họp thường niên của Hiệp hội Cryobiology năm 2013, Fahy đã trình bày một phương pháp cho phép dây tải nhanh hơn với chất bảo vệ lạnh.
Bất chấp sự lạc quan của Fahy, rõ ràng rằng khi nói đến việc bảo tồn các cơ quan lớn, thủy tinh hóa đặt ra một số thách thức ghê gớm. Để bắt đầu, nồng độ cao của chất bảo vệ lạnh (lớn hơn ít nhất năm lần so với làm lạnh chậm thông thường) có thể gây độc cho các tế bào và mô mà chúng được cho là cần bảo vệ.
Vấn đề trở nên trầm trọng hơn với các mô lớn hơn vì cần nhiều thời gian hơn để nạp các hợp chất, điều đó có nghĩa là thời gian làm lạnh chậm hơn và nhiều cơ hội tiếp xúc độc hại xảy ra. Ngoài ra, nếu làm mát quá nhanh hoặc đạt đến nhiệt độ quá thấp, các vết nứt có thể xuất hiện.
Quá trình sưởi ấm cực kỳ tinh tế này trình bày nhiều trở ngại hơn. Nếu mẫu thử thủy tinh hóa không gia nhiệt nhanh hoặc khá đồng đều, độ thủy tinh nhường chỗ cho quá trình kết tinh, một quá trình được gọi là phá hủy và một lần nữa, có thể xảy ra nứt.
(Đây) là một thách thức mà chúng tôi chưa vượt qua ", John Bischof, nhà nghiên cứu sinh học và kỹ sư tại Đại học Minnesota nói." Yếu tố hạn chế là tốc độ và tính đồng nhất mà chúng tôi có thể rã đông. "Và đó là vì Hâm nóng thường được thực hiện từ bên ngoài vào bên trong.
Năm ngoái, Bischof và sinh viên tốt nghiệp Michael Etheridge đã đề xuất một cách để giải quyết vấn đề: thêm các hạt nano từ tính vào dung dịch bảo vệ lạnh.
Ý tưởng là các hạt phân tán qua mô và, một khi được kích thích bởi từ trường, làm nóng mọi thứ nhanh chóng và đồng đều. Bộ đôi này hiện đang làm việc với Taylor và các đồng nghiệp của mình để thử nghiệm phương pháp này trong động mạch của thỏ.
Băng trong hành động
Đối với hầu hết các phần, những tiến bộ trong lĩnh vực này đã đến bằng thử nghiệm và lỗi: thử nghiệm kết hợp các giải pháp và phương pháp đóng băng và tan băng.
Nhưng các nhà nghiên cứu cũng đã bắt đầu tận dụng các công nghệ mới để kiểm tra kỹ hơn cách thức hoạt động của băng trong tế bào và mô.
Nếu các quy trình được hiểu chi tiết, có thể dự kiến rằng các phương pháp sáng tạo và hiệu quả hơn có thể được thiết kế để kiểm soát chúng.
Trong 12 tháng qua, đã có những tiến bộ đáng kể trong lĩnh vực này. Taylor, người làm việc với Yoed Rabin, một kỹ sư cơ khí tại Đại học Carnegie Mellon ở Pittsburgh, đã giới thiệu một thiết bị mới cho phép hiển thị hình ảnh nhiệt đủ màu độ phân giải cao trên vải khối lượng lớn.
Trong khi đó, Jens Karlsson thuộc Đại học Villanova ở Pennsylvania gần đây đã quay được các chuỗi video siêu nhỏ chuyển động cực chậm từ lúc băng rơi vào các túi nhỏ giữa hai tế bào liên kết chặt chẽ và sau đó gây ra sự kết tinh bên trong chúng.
Quan điểm của các phương pháp này có thể mang đến những ý tưởng mới về cách điều khiển quá trình đóng băng, Karlsson, người đang cố gắng tìm ra cách làm lạnh các mô thông qua kiểm soát cẩn thận quá trình đóng băng và tan băng, thay vì thông qua thủy tinh hóa.
Một khả năng là thiết kế di truyền các tế bào có thể được thuyết phục để hình thành các mối nối tế bào có khả năng chống lại bảo quản lạnh. Nhiệm vụ tiếp theo là tìm cách định hướng sự hình thành băng ngoại bào để nó không ảnh hưởng đến chức năng của một cơ quan.
Karlsson cũng sẵn sàng sử dụng các mô phỏng máy tính của quá trình đóng băng để kiểm tra hiệu quả hàng triệu giao thức có thể.
"Chúng tôi cần những loại công cụ này để đẩy nhanh tiến độ", Karlsson, người so sánh nhiệm vụ với "cố gắng tiếp cận mặt trăng với một phần tiền dành cho nỗ lực đó".
Ngay cả với nguồn lực hạn chế, khu vực này đã chỉ ra rằng bảo quản lạnh không có băng là thiết thực cho các mô nhỏ, chẳng hạn như một đoạn mạch máu. "Rào cản còn lại và đó là điều quan trọng", Taylor nói, "là mở rộng nó thành một cơ quan của con người."
Đối với Karlsson, người nghi ngờ rằng những nỗ lực đó "có thể va vào tường" trước khi thủy tinh hóa phục vụ các bộ phận cơ thể người, phương pháp đóng băng (hay cái mà ông gọi là phương pháp dựa trên băng) đại diện cho một con đường bằng hoặc thậm chí là một con đường Đáng tin cậy hơn hướng tới thành công.
Nhưng có một khái niệm cuối cùng phải được thực hiện nghiêm túc. "Không có kỹ thuật bảo quản lạnh cung cấp sự sống sót 100% của các tế bào thành phần", Taylor nói.
"Trong nhiều ứng dụng, điều này có thể được chấp nhận, nhưng đối với một cơ quan duy nhất, điều này có thể có nghĩa là một mức độ tổn thương đáng kể để sửa chữa sau khi lưu trữ hoặc cấy ghép."
Cuối cùng, điều đó có nghĩa là cho dù mẫu vật được bảo quản tốt đến đâu, chúng vẫn có khả năng kém chất lượng so với các cơ quan mới thu được.
Nguồn: www.DiarioSalud.net
