Le procedure di crioconservazione (sia per gli esseri umani che per altri materiali biologici) migliorano nel tempo, man mano che scienziati e ricercatori sviluppano nuove tecnologie. Ciò è avvenuto fin dai primi tempi di crionica , negli anni '60. Probabilmente l'implementazione più efficace è stata il passaggio dal congelamento puro alla vitrificazione, con l'aggiunta della crioprotezione. Probabilmente l'implementazione più efficace fino ad oggi è stata il passaggio dal congelamento puro alla vitrificazione con perfusione di crioprotezione.
In questo articolo analizziamo quando e come la vitrificazione è entrata a far parte della procedura di criopreservazione e come si è sviluppata nel tempo.
Che cos'è la vetrificazione?
La vetrificazione è la trasformazione di una sostanza in uno stato simile al vetro. In crionica, questo risultato si ottiene seguendo più fasi:
In primo luogo, il paziente viene stabilizzato mediante raffreddamento esterno, supporto cardiopolmonare (CPS) e farmaci. Successivamente, il sangue viene rimosso dal corpo e un tipo di antigelo di grado medico chiamato soluzione crioprotettrice viene perfuso nel corpo. In seguito, il corpo viene gradualmente raffreddato fino a quando il paziente raggiunge circa -130°C. A questo punto il paziente attraversa la cosiddetta temperatura di transizione vetrosa e diventa vetrificato. Successivamente, il paziente viene ulteriormente raffreddato fino alla temperatura dell'azoto liquido (-196°C) per a lungo termine conservazione (o a circa -140°C nel caso di conservazione a temperatura intermedia).
Quando è stata introdotta la vitrificazione nella crioconservazione?
Nei primi anni di crionica , negli anni '60 e '70, non si parlava di vetrificazione. In realtà, la prima volta che venne presa in considerazione fu nel 1984, quando il criobiologo Gregory Fahy propose la vitrificazione come approccio per criopreservazione.
La vetrificazione era già stata osservata in criobiologia, nei casi in cui l'acqua si raffreddava troppo velocemente per formare cristalli di ghiaccio. Tuttavia, il raffreddamento rapido non era un'opzione per crionica, poiché avrebbe provocato uno shock termico. Tuttavia, Fahy aveva un'idea su come applicare queste conoscenze alle moderne pratiche di criopreservazione . Propose di somministrare crioprotettori che abbassassero il punto di congelamento dell'acqua all'interno del corpo a un punto inferiore alla temperatura di transizione vetrosa. In questo modo, era possibile ridurre al minimo la formazione di cristalli di ghiaccio durante l'intero processo di raffreddamento.
Come si è sviluppata la vitrificazione nella crioconservazione nel tempo
Non deve sorprendere che i primi tentativi di criopreservazione con la vitrificazione, pur essendo generalmente riusciti, non fossero perfetti. Man mano che gli scienziati hanno iniziato a comprendere meglio gli effetti dei crioprotettori e della vitrificazione sul corpo umano, hanno iniziato ad adattare i loro metodi. Questo adattamento può essere riassunto in sei "generazioni" che hanno mostrato un graduale aumento della qualità della crioprotezione.
Generazione 1
La prima e più semplice vitrificazione è stata condotta somministrando un singolo agente crioprotettivo all'interno di una soluzione carrier. Questo approccio ha certamente svolto il suo compito, ma si è rivelato meno utile e più dannoso di quanto sperato.
Generazione 2
Si scoprì poi che era possibile ottenere una miscela meno tossica con una maggiore concentrazione totale di crioprotettori combinando il DMSO con ammidi come l'acetamide o la formamide e aggiungendo glicole propilenico. Questa soluzione ha costituito la base della soluzione di vetrificazione VS41A (alias VS55), che ha permesso di ottenere la vetrificazione più avanzata della metà degli anni Novanta.
Generazione 3
Ulteriori ricerche condotte da Fahy hanno portato alla scoperta che la tossicità del crioprotettore è correlata al numero di molecole d'acqua per gruppo polare del crioprotettore. Questa nuova conoscenza è stata applicata sostituendo il glicole propilenico nel VS41A con il glicole etilenico, generando la cosiddetta soluzione di vetrificazione Veg.
Generazione 4
Il passo successivo per aumentare la qualità di criopreservazione è stato l'aggiunta di polimeri. L'aggiunta di polimeri alle soluzioni crioprotettrici ha permesso di ridurre ulteriormente la tossicità, riducendo la concentrazione di crioprotettori penetranti necessari per ottenere la vetrificazione.
Generazione 5
L'aggiunta di polimeri specifici è proseguita nella quinta generazione di procedure di vetrificazione, poiché i polimeri bloccanti il ghiaccio sono stati in grado di ridurre ulteriormente la concentrazione di tutti i crioprotettori necessari per ottenere la vetrificazione. La soluzione più importante di questa generazione è la VM3.
Generazione 6
L'ultima importante scoperta sulla vetrificazione riguarda le lesioni da raffreddamento. Questo tipo di danno è causato dal passaggio attraverso determinati intervalli di temperatura inferiori allo zero, un evento problematico per il sito crionica nel suo complesso. I ricercatori hanno scoperto che questo tipo di danno può essere superato aumentando la tonicità dei componenti non penetranti delle soluzioni di vitrificazione. VM1 e M22, i crioprotettori attualmente utilizzati dalle principali aziende di criopreservazione sono di questa generazione.
La vetrificazione oggi
Grazie alle straordinarie ricerche dei maggiori esperti di criobiologia, è stato dimostrato che la vitrificazione è riuscita per valvole cardiache, tessuto vascolare, cartilagine, cornea, sperma umano e altro ancora. I globuli rossi possono essere facilmente criopreservato per future trasfusioni di sangue e lo sperma conservato viene spesso utilizzato per la fecondazione artificiale.
Inoltre, la vitrificazione si è dimostrata efficace nella conservazione di fette di tessuto, comprese quelle cerebrali, e nella conservazione istologica di sistemi più grandi. Tuttavia, la ricerca sulla vitrificazione è tutt'altro che conclusa. Le future generazioni di soluzioni crioprotettrici hanno il compito di trovare una risposta alla loro tossicità intrinseca e ad altri problemi che devono ancora essere risolti.
Eliminare la tossicità dall'equazione potrebbe avere un impatto importante sulla conservazione degli organi, un altro campo in cui criopreservazione è attualmente in fase di sperimentazione. Inoltre, rianimazione dalla biostasi potrebbe essere reso molto più facile grazie a progressi di questo tipo.
Crioprotezione Perfusione con Tomorrow Bio
Attualmente, Tomorrow Bio e il Cryonics Institute utilizzano una versione ottimizzata internamente dell'agente VM1, che ha dimostrato di essere una delle soluzioni di vetrificazione meno tossiche nelle prove di laboratorio. Tuttavia, è ancora possibile apportare miglioramenti e molti scienziati si sono posti l'obiettivo di trovarli.
Un laboratorio chiamato Advanced Neural Bioscience (ANB) sta lavorando duramente per scoprire soluzioni più efficienti per criopreservazione. Anche l'iniziativa di ricerca e sviluppo di Tomorrow Bioè tra quelle che cercano di far progredire il campo di crionica e di trovare soluzioni agli ostacoli che attualmente si frappongono alla futura rianimazione dalla biostasi.
Grazie ai nostri soci e ai generosi finanziamenti di Tomorrow Fellows, siamo in grado non solo di fornire un servizio all'avanguardia su criopreservazione , ma anche di contribuire ad aumentarne la qualità nel tempo.
Conclusione
La vitrificazione si è dimostrata incredibilmente efficace nel sito criopreservazione e viene continuamente studiata grazie all'impiego in altri campi medici, come la conservazione degli organi e del sangue.
Con il passare del tempo e l'intensificarsi delle ricerche, si scopriranno sicuramente nuovi miglioramenti. Alla fine, le nuove tecnologie potrebbero rendere possibili nuove procedure. Quando ciò accadrà, Tomorrow Bio valuterà queste nuove scoperte e potenzialmente le implementerà nel proprio processo criopreservazione .
Se volete saperne di più sui servizi di Tomorrow Bioe sul loro funzionamento, non esitate a dare un'occhiata alla nostra pagina editoriale Tomorrow Insight, dove potrete trovare molti altri articoli di approfondimento su crionica, proprio come questo. In alternativa, inserite il vostro indirizzo e-mail nel modulo sottostante per iscrivervi alla nostra newsletter e ricevere le ultime notizie su crionica direttamente nella vostra casella di posta.
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