1. oldal

Az amerikai erdeibéka (Rana sylvatica) egy átlagos tél folyamán több alkalommal is keményre fagyasztja testét. Ezt úgy képes megtenni és túlélni, hogy a szervezetében lévő víz túlnyomó részét a májában elraktározott glükózzal helyettesíti. Ezzel megakadályozza, hogy jég képződjön szöveteiben, amikor a hőmérséklet fagypont alá süllyed. Így amikor megenyhül az idő, a fagyott békák szépen kiengednek, és bármiféle károsodás nélkül élik tovább napjaikat.

Egy kutatócsoport szerint a békák módszere megoldást jelenhet az emberi szövetek hosszabb távú, életképes állapotban való megőrzésére is. A cél nem a teljes ember lefagyasztása, majd évekkel későbbi felélesztése, ahogy az számos tudományos-fantasztikus műben kriogenika néven szerepel, ez ugyanis jelenleg még szinte biztosan megvalósíthatatlan, hanem az átültetésre váró szervek hosszabb távű megőrzése, majd igény szerinti kiolvasztása.

Az Egészségügyi Világszervezet adatai szerint napjainkban az emberiség donorszerv-igényének kevesebb mint 10 százaléka kerül kielégítésre. A beültethető szervek száma jelentősen visszaesett, amióta az autók biztonságosabbá, az intenzív terápiás eljárások pedig hatékonyabbá váltak. A donorszervek ráadásul nagyon rövid ideig használhatók fel: egy vesét hűtve legfeljebb 12 órán keresztül lehet tárolni, a szív pedig még ennyit sem bír ki a szervezeten kívül.

Ha viszont ezeket a szerveket a szövetek károsítása nélkül le lehetne fagyasztani, minden megváltozna. Rendes szervbankok jöhetnének létre, ahol vesék, májak, szívek, tüdők és más szervek sokasága várná, hogy egy velük kompatibilis betegnek szüksége legyen rájuk. Ha ez lehetséges lenne, egyetlen donorszerv sem menne pocsékba amiatt, mert a kiemelése utáni 12 órában nem jutott el egy olyan beteghez, akibe be lehet ültetni.

A sima fagyasztással, ahogy a már béka esetében is felmerült, az a probléma, hogy az emberi szervezet nagy része vízből áll. A víz térfogata megnő, ha megfagy, a képződő jég pedig komolyan károsíthatja a szöveteket. A problémára évtizedek óta igyekeznek megoldást találni a szakértők, és az utóbbi években több olyan kutatási eredmény is napvilágot látott, amely azt sugallja, hogy ha minden jól alakul, a kriogén fagyasztással való konzerválás rövidesen az egészségügyi gyakorlatban rutinszerűen alkalmazható technológiává válhat.

Már jelenleg is vannak olyan emberi szövetek, amelyeket fagyasztva tárolnak. A spermiumok, a petesejtek és a vörösvérsejtek épségben való lefagyasztását hat évtizede, a fejlődés korai fázisában lévő embriók fagyasztását pedig harminc éve sikerült először megvalósítani. Ezek azonban speciális esetek. Az ivarsejtek és a vér különálló sejtekből állnak, amelyek ráadásul alacsony víztartalmúak. Az embriókat néhány száz sejtes állapotban fagyasztják le, amikor még annyira kicsik, hogy szintén alig tartalmaznak vizet. (Ennek ellenére a szakértők külön felhívják a figyelmet, hogy az embriók fagyasztása kockázatokkal jár, és nem biztos, hogy az ilyen beültetés után sikeres lesz a terhesség, illetve hogy az embrió egészségesen fog fejlődni.)

A „fagyott” békák szervezetét tehát egy magas koncentrációjú glükózoldat tölti ki, amely az üveghez hasonlóan a legnagyobb hidegben sem fagy meg. Toner kísérletei során egy másik cukrot, a trehalózt használja ugyanerre a célra, amelynek az az előnye a glükózzal szemben, hogy kevésbé reaktív, így nagy mennyiségben sem károsítja a szöveteket. Hátránya viszont, hogy a sejtek nem nyelik el annyira könnyedén, mint a glükózt. Toner és kollégái ezt a problémát azzal oldották meg, hogy acetil-csoportokat aggattak a molekulára, amelyek kémiai kulcsokként viselkedve bebocsátást biztosítanak a sejtek belsejébe. A módszer a jelek szerint működik, a szakértők 2015 júniusában sikeresen igazolták, hogy acetilált trehalóz jelenlétében a patkánysejtek biztonságosan lefagyaszthatók, majd újra feléleszthetők.

A kiolvasztásnak persze megvannak a saját veszélyei. A kriogén eljárásokkal tartósított szöveteket gyors ütemben kell felmelegíteni, mivel ennek során is fennáll a jégképződés veszélye. A cukoroldat azon része ugyanis, amely nem tartalmaz vizet, alacsonyabb hőmérsékleten kezd folyósabbá válni, mint a víz, így ez különválik, a hátramaradt víz pedig megfagy.

2. oldal

A melegítésnek a gyorsaságon kívül egyenletesen is kell zajlania, mondja John Bischof, a Minnesotai Egyetem kutatója, különben a szövetek ugyanúgy megrepednek, mint a vízbe dobott jégkockák. A kutató és kollégái kiötlöttek egy érdekes módszert ennek megelőzésére. Azt találták ki, hogy ha apró magnetit-részecskéket (a vasoxidok egyik típusa) keverneka cukoroldatba, majd közvetlen melegítés helyett gyorsan fluktuáló mágneses mezőbe helyezik a szövetet, a magnetit pillanatok alatt felmelegszik. Ha a piciny részecskéket sikerül egyenletesen eloszlatni a szövetekben, azok egyenletesen fognak felhevülni. A kutatók szívbillentyűkön és artériákon végzett legutóbbi kísérletei azt mutatják, hogy a megoldás működőképes lehet, bár azt egyelőre nem tudni, hogy vastagabb szövetek és szervek esetén is sikeresen alkalmazható-e a módszer.

Ido Braslavsky, a jeruzsálemi Héber Egyetem kutatója más oldalról közelíti meg a problémát. Számos olyan állat- és növényfaj létezik, amelyek speciális fehérjék segítségével akadályozzák meg a jégkristályok növekedését szöveteikben anélkül, hogy a víz fagyáspontját megváltoztatnák. A kutató fluoreszcens címkékkel látja el ezeket a proteineket, így pontosan megfigyelheti, hogy azok hova mennek, és hogyan gátolják meg a kristályokhoz kapcsolódva, hogy a mikroszkopikus jégdarabok bizonyos méretnél nagyobbra nőjenek. Braslavsky ezeket a fehérjéket használná az emberi szövetekben, bár az egyelőre nem teljesen világos, hogy hogyan tervezi kivitelezni ötletét.

Olyan szakértők is akadnak, akik a víz tényleges megfagyását igyekeznek elkerülni. 2014-ben a Harvard kutatói, Korkut Uygun és Bote Bruinsma patkánymájakon teszteltegy ilyen módszert. A szakértők a fagyasztás előtt két anyagot pumpáltak a szervekbe, amelyek közül az egyik a sejtek közti tér kitöltésére, és a sejtmembránok megóvására szolgált, míg a másik a sejtekbe beáramolva csökkentette a víz fagyáspontját. A májakat 0 °C alá hűtötték, a bennük lévő víz pedig ennek ellenére folyékony állapotú maradt. A szakértők három nap elteltével kiolvasztották a lefagyasztott szerveket, majd azokat élő patkányokba ültették be. A megoldás működött, az állatok egy hónappal a műtét után kiváló egészségnek örvendtek. A kutatók négy napra lefagyasztott szervekkel is kísérleteztek, ezek beültetése után 54 százalékos volt a túlélési arány.

Kenneth Storey, a kanadai Carleton Egyetem kutatója szintén az amerikai erdeibékák módszeréből indult ki, ő azonban egy mérsékeltebb beavatkozást igénylő megoldáson dolgozik. Ennek keretében a hidegtűrő fajokban zajló molekuláris biológiai folyamatokat igyekszik megérteni és lemásolni. Részletesen tanulmányozta például, hogy amikor az idő hidegre fordul, milyen változások történnek az állatok fehérjekészleteiben és génkifejeződésében. A kutató decemberben megjelent tanulmányában53 olyan mikroRNS-t ír le, amely megváltoztatja a génkifejeződést, amikor az erdeibékák megfagynak. Hasonló változások zajlanak le a téli álomba merülő emlősökben, a hibernálódó rovarokban, illetve a férgekben is, és Storey ebből kiindulva úgy véli, hogy talán az emberi sejtekben is létezhet egy olyan „kapcsoló”, amelynek aktiválásával szövetek felkészíthetők a fagyasztásra.

Ahogy az előző összeállításból is kitűnik, rengeteg különböző ötlet létezik a kriogén tartósítás megvalósítására, és sokan vélik úgy, hogy ezek közt lassan ideje rendet tenni, hogy előrébb lehessen lépni. Pontosan ebből a célból alakult meg 2014-ben az amerikai Organ Preservation Alliance (OPA, Szervmegőrzési Szövetség). A szervezet a tavalyi évben meg is tartotta első ötletversenyét, amelynek győztese, Peter Kilbride (University College London) a megszokott „fagyállók” helyett apró szilícium-dioxid részecskéket javasolt a szövetek épségének fagyasztás közbeni megőrzésére. A módszer az eddigi kísérletek során nagyon biztató eredményeket produkál.

Az OPA a támogatások megszerzésében is jeleskedik, tavaly például az Egyesült Államok védelmi minisztériumától szerzett pénzt hét kriogén technikákkal foglalkozó kutatócsoport számára. Emellett az amerikai Nemzeti Egészségügyi Intézet is támogatni kezdte az ilyen jellegű kutatásokat. A kriogenikai kutatócsoportokat persze számos kockázati tőkebefektető, jótékonysági szervezet és vagyonos magánszemély is pénzeli. Az XPRIZE Alapítvány például komoly pénzjutalmat ígérannak a tudóscsoportnak, amelynek tagjai elsőként ültetnek át sikeresen öt olyan állati szervet, amelyet előzőleg egy hétig fagyasztásban tartottak.

A Thiel Alapítvány (Peter Thiel, a PayPal alapítójának szervezete) egy magasnyomású fagyasztásos eljáráson dolgozó biotechnológiai céget (Arigos Biomedical) támogat. És ahogy a kriogén verseny egyre komolyabb kereteket ölt, egyre több új cég száll be a vetélkedésbe, közelebb hozva azt a napot, amikor a szervbankok valósággá válnak: a Tissue Testing Technologies munkatársai az egyenletes melegítés problémáját igyekeznek megoldani, a Sylvatica Biotech különböző „fagyálló-receptekkel” kísérletezik, az X-therma pedig a fagyasztás hatásaitól védő fehérjék szintézisével próbálkozik.