KRIOSAN, koncept dugotrajnog boravka u suspendiranoj animaciji u stanju dubokog smrzavanja, desetljećima je bio nezaobilazan element znanstvene fantastike. Iako je ideja mirnog sna tijekom putovanja golemim svemirskim prostranstvima i dalje daleki san, znanstvenici su korak bliže njezinu ostvarenju.

Tim istraživača sa Sveučilišta Erlangen-Nürnberg u Njemačkoj uspio je vratiti aktivnost u mozgovima miševa nakon što su tkivo pažljivo sačuvali u staklastom stanju, metodom zvanom vitrifikacija, a zatim ga polako odmrznuli, kako je detaljno opisano u studiji objavljenoj ranije ovog mjeseca u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences, piše Futurism.

Potencijalne primjene izvan svemirskih putovanja

Umjesto suspendiranja cijelih ljudskih tijela, kao što je to učinila Ellen Ripley u znanstveno-fantastičnom hororu "Alien", voditelj istraživanja Alexander German i njegovi kolege smatraju da bi njihova otkrića mogla postaviti temelje za zaštitu mozga nakon teških ozljeda, očuvanje doniranih organa ili čak suspendiranje cijelih tijela sisavaca krioprezervacijom.

"Ako je funkcija mozga svojstvo koje proizlazi iz njegove fizičke strukture, kako je možemo obnoviti nakon potpunog gašenja?" izjavio je German za časopis Nature.

Izazovi zamrzavanja organskog tkiva

Sam čin zamrzavanja izuzetno je štetan za organsko tkivo jer kristali leda mogu probiti stanične stijenke. No, to je samo jedan od problema s kojima su se istraživači suočili. "Osim stvaranja leda, moramo uzeti u obzir i nekoliko drugih čimbenika, uključujući osmotski stres i toksičnost tvari koje se koriste za krioprotekciju", rekao je German.

Metoda vitrifikacije i obnova funkcije

Kako bi izbjegli stvaranje kristala leda, tim se usredotočio na vitrifikaciju, proces u kojem se molekule "zarobljavaju" u staklastom stanju iznimno brzim hlađenjem tekućina. Tim je u svojim pokušajima obnavljanja aktivnosti koristio smrznute mozgove miševa. "Htjeli smo vidjeti može li se funkcija ponovno pokrenuti nakon potpunog prestanka molekularnog kretanja u staklastom stanju", objasnio je German.

Znanstvenici su započeli s malim uzorcima, vitrificirajući kriške mišjih mozgova debljine 350 mikrometara. Uzorci su uronjeni u otopinu kemikalija za krioprezervaciju, a zatim ohlađeni na -195 Celzijevih stupnjeva pomoću tekućeg dušika.

Nakon što su proveli između deset minuta i sedam dana u dubokom smrzavanju, tim je odledio kriške. Pregledom pod mikroskopom utvrdili su da su neuronske i sinaptičke membrane ostale netaknute unatoč postupku.

Očuvani mehanizmi učenja i pamćenja

"Značajno je da je dugoročna potencijacija u hipokampusu (LTP) bila dobro očuvana, što ukazuje da stanični mehanizam učenja i pamćenja ostaje operativan", navodi se u radu, misleći na trajno jačanje sinapsi između neurona koje se smatra staničnom osnovom za učenje i pamćenje.

Neuroni su također reagirali na električne podražaje na način koji je odstupao od uobičajenog, ali je i dalje bio uglavnom normalan.

"Ova otkrića pomiču poznate biofizičke granice za hipotermijsko gašenje mozga jer pokazuju oporavak nakon potpunog prestanka molekularne pokretljivosti u staklastom stanju. Time doprinose cilju strukturnog i funkcionalnog očuvanja živčanog tkiva", zaključili su istraživači.

Budućnost tehnike i preostali izazovi

Tim je sada uzbuđen što će isprobati tehniku na ljudskim tkivima, kao i na cijelim organima za dugoročno očuvanje. "Već imamo preliminarne podatke koji pokazuju održivost i u tkivu ljudske moždane kore", rekao je German za Nature.

Međutim, prije nego što budemo mogli zaustaviti sve biološke aktivnosti kako bismo mirovali čekajući buđenje u nekom izvanzemaljskom planetarnom sustavu, pred nama je još mnogo posla.

German je priznao da će biti potrebna "bolja rješenja za vitrifikaciju te tehnologije hlađenja i ponovnog zagrijavanja" prije nego što se metoda bude mogla primijeniti na "velike ljudske organe", a kamoli na cijele sisavce.