Vedci úspešne zmrazili a oživili mozog

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Kryoprezervácia metódou vitrifikácie ochladila mozgové tkanivo na -196 °C.

• Po rozmrazení sa plne obnovila komunikácia a plasticita neurónov.

• Inovácia pomôže pri výskume liekov a liečbe neurodegeneratívnych ochorení.

Dlhodobý umelý spánok a bezpečné zmrazovanie organizmov sa konečne presúva z oblasti teórie do reálneho laboratórneho výskumu. Tím vedcov z Univerzity Friedricha Alexandra v nemeckom Erlangene a Norimbergu dosiahol skutočný prelom v neurokryobiológii. Prvýkrát v histórii sa im podarilo zmraziť a následne úplne úspešne oživiť časť mozgového tkaniva dospelých myší.

Najväčšou vedeckou prekážkou pri akejkoľvek kryoprezervácii bola vždy samotná voda nachádzajúca sa v bunkách. Počas procesu ochladzovania sa formujú ostré ľadové kryštály, ktoré mechanicky trhajú jemnú nanoštruktúru živého tkaniva. Chemikálie bežne používané na teoretické zabránenie zamŕzaniu zasa často priamo spôsobujú smrteľné zmeny vnútorného tlaku buniek.

Výskumníci pod vedením Alexandra Germana tento dlhoročný problém vyriešili použitím inovatívnej techniky vitrifikácie. Tento postup úplne nahrádza tvorbu ľadových kryštálov rýchlou premenou tekutín na pevný amorfný stav podobný sklu. Mozgové tkanivo tak bolo bezpečne zmrazené na teplotu -196 °C bez akéhokoľvek štrukturálneho poškodenia.

Zložitý experimentálny protokol sa zameral na citlivý hipokampus, čo je dôležité mozgové centrum kľúčové pre priestorovú pamäť. Po opatrnom rozmrazení a postupnom zahriatí vzorky vedci zaznamenali výsledky plné fyziologickej aktivity. Nervové bunky plne obnovili svoje pôvodné funkcie a opäť dokázali komunikovať prostredníctvom zložitých elektrických signálov.

Skúmané tkanivo si navyše bezchybne zachovalo dôležitú schopnosť takzvanej dlhodobej potenciácie priamo na svojich synapsiách. Tento špecifický bunkový proces je nevyhnutný pre každodennnú schopnosť učiť sa a ukladať nové spomienky. Zistenia tak presvedčivo dokazujú, že biologická identita organizmu zakódovaná v synaptickej sieti dokáže prežiť aj hlboké kryogénne zmrazenie.

Samotná príroda pritom veľmi podobné stratégie ochrany pred extrémnym chladom úspešne využíva už celé milióny rokov. Typickým biologickým príkladom je mlok sibírsky, ktorý bezpečne dokáže dlhodobo prežiť v chladnom permafroste pri teplote -50 °C. Tajomstvo tohto obojživelníka spočíva v bohatej produkcii glycerolu, ktorý v jeho tele funguje ako prírodná nemrznúca zmes.

Technologický úspech nemeckých vedcov otvára dokorán dvere pre skladovanie plne funkčných mozgových tkanív pre dôležité medicínske účely. Vzorky od pacientov s ťažkou epilepsiou môžu byť takto spoľahlivo uchované pre neskoršie testovanie účinnosti nových perspektívnych liekov. Táto vyspelá technológia je rovnako kriticky dôležitá pre napredovanie výskumu zatiaľ neliečiteľných a veľmi vážnych neurodegeneratívnych ochorení.

V ďalekej vedeckej budúcnosti môže práve tento výskum umožniť uloženie celých ľudských organizmov do dlhodobého umelého spánku. Reálne by to mohlo vyriešiť problém generačných vesmírnych letov alebo poskytnúť cenný čas nevyliečiteľne chorým pacientom. Ich konečná záchrana by prišla presne vo chvíli, keď moderná medicína definitívne objaví adekvátny spôsob ich liečby.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Prelom v kryoprezervácii nervového tkaniva urýchli výskum ochorení mozgu a otvorí cestu k umelému spánku.

Zdroj: popularmechanics.com foto: ChatGPT