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Su cosa stiamo lavorando
Guardando alla nostra linea temporale futura
Per noi, ricerca e sviluppo significano due cose diverse:
Migliorare le procedure di crioconservazione umana esistenti e renderle più robuste e affidabili nel breve termine.
Far progredire il campo della crionica nel lungo periodo: questi sono i progetti più ambiziosi e a lungo termine.
Cosa abbiamo creato finora
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Ricerca
Questi progetti rappresentano obiettivi a lungo termine per far progredire la crioconservazione umana nel suo complesso.
La maggior parte dei pazienti in crioconservazione è in "conservazione per immersione", l'opzione di conservazione standard da molti anni. Sebbene sia ben conosciuta e relativamente facile da realizzare e mantenere, comporta alcuni svantaggi. Uno dei più discussi è la "fratturazione". Durante il raffreddamento a -196°C, anche se molto lento, si sviluppa uno stress termico nelle strutture più grandi, che porta alla frattura delle strutture. Questo crea un'ulteriore necessità di riparazione una volta che la tecnologia di rilancio è possibile.
Un raffreddamento minore, ma comunque al di sotto della temperatura di transizione vetrosa, garantirebbe le stesse qualità protettive delle basse temperature senza lo stesso grado di stress termico e, di conseguenza, una riduzione significativa delle fratture. La conservazione a temperatura intermedia sta facendo proprio questo. Abbiamo in programma di implementare la prima soluzione ITS per tutto il corpo dei pazienti sottoposti a crioconservazione.
La qualità degli agenti crioprotettivi è uno dei fattori più cruciali che determinano la qualità complessiva della crionica.
Il nostro obiettivo principale è l'ottimizzazione per le "situazioni del mondo reale" rispetto alle impostazioni di laboratorio. Gli ambienti di laboratorio sono solitamente ben controllati e ideali, a differenza delle situazioni del mondo reale. Gli argomenti trattati includono l'aggiunta di sostanze che aprono la barriera emato-encefalica, l'ottimizzazione dei tempi di trasporto, la riduzione dell'edema, l'ottimizzazione per i diversi tessuti, ecc.
Il riscaldamento dei tessuti crioconservati, soprattutto quando si tratta di volumi più grandi (come gli organi o il cervello), esaspera le complessità legate alla crioconservazione dei tessuti. La nucleazione e la formazione di ghiaccio, ad esempio, sono molto più difficili da controllare durante il riscaldamento da temperature criogeniche che durante il raffreddamento.
Sono necessari protocolli e metodi di riscaldamento specifici. La ricerca verrà condotta prima su animali più piccoli e poi sempre più su organismi più grandi e complessi.
Per eliminare le CPA e ristabilire la circolazione, il tessuto deve essere riperfuso e rifornito di ossigeno. Questo comporta una serie di complessità, come il danno da riperfusione.
È necessario formulare i concetti fondamentali per effettuare la perfusione dopo la crioconservazione. Questo verrà studiato prima su animali più piccoli e poi sempre più su organismi più grandi e complessi.
Tutto ciò che viene fatto durante il processo di crioconservazione viene fatto per ridurre la quantità di danni cellulari e sub-cellulari subiti a causa dei processi attivi e passivi avviati dopo l'arresto circolatorio e dalle procedure stesse. Ciononostante, i danni si accumulano.
In totale dovranno essere riparati quattro tipi di danni: 1) danni precedenti all'arresto circolatorio (ad esempio a causa di malattie o degrado generale), 2) danni che si verificano dopo l'arresto circolatorio a causa dell'ischemia (ad esempio processi apoptotici e necrotici), 3) danni derivanti dalla crioconservazione stessa (ad esempio tossicità, nucleazione del ghiaccio, ecc.) e 4) danni derivanti dalle procedure di riscaldamento e riperfusione (ad esempio nucleazione del ghiaccio). Alcune delle riparazioni probabilmente dovranno essere effettuate a temperature inferiori allo zero, complicando ulteriormente la questione. Inutile dire che è necessaria un'importante ricerca di base per capire cosa sia necessario per eseguire queste riparazioni.
Esistono idee preliminari per il ripristino della vita, ma non ci sono ancora prove sperimentali. È necessaria una ricerca significativa per capire come il ripristino della vita potrebbe funzionare concettualmente e praticamente.
Una volta che il riscaldamento, la riperfusione e la riparazione sono stati compresi ed eseguiti, tutte le procedure si uniscono in una sorta di "rianimazione" simile a quella cardiopolmonare, composta da diverse parti che portano al "ripristino della vita" in caso di infarto. Prima che i progetti di ricerca applicata abbiano un senso, è necessario svolgere molti lavori concettuali e teorici.
Sviluppo
Stiamo lavorando per migliorare i seguenti processi per rendere la crioconservazione umana migliore e più efficiente.
Nella maggior parte dei casi, viene utilizzato un lavaggio sul campo (cioè senza perfusione in loco di agente crioprotettivo) o una perfusione CPA neuro-focus. Ciò significa che il paziente si trova a una temperatura più elevata al termine delle procedure standby , il che comporta una maggiore degradazione prima che avvenga la vitrificazione presso la struttura di assistenza a lungo termine.
I protocolli e le attrezzature mirati alla crioprotezione/perfusione sul campo del corpo intero consentono di raffreddare localmente le temperature del ghiaccio secco, permettendo tempi di trasporto più lunghi senza degrado e crioconservazioni di qualità superiore.
Le attrezzature per la perfusione differiscono in modo significativo tra i vari paesi e le varie organizzazioni: dalle pompe per la perfusione a gravità e per imbalsamatori ai circuiti di perfusione di livello medico. Storicamente, l'Europa è stata piuttosto rudimentale in questo senso. L'impiego di attrezzature e procedure di perfusione professionali è un passo importante per migliorare la qualità.
Per la nostra procedura di crioprotezione dell'intero corpo utilizzeremo pompe e circuiti professionali di livello medico (praticamente macchine cuore-polmoni) per migliorare la qualità con un controllo ideale della pressione, l'evitamento delle bolle, il flusso pulsatile, la protezione dalla sovrapressione, ecc. Questa configurazione verrà migliorata continuamente e verranno formati altri team locali per perfezionare i tempi di risposta.
Una buona crioprotezione richiede velocità e abilità. Velocità per iniziare il raffreddamento il prima possibile dopo l'arresto circolatorio (e legalmente parlando dopo il pronunciamento) e abilità per eseguire una crioprotezione di alta qualità. Sfortunatamente, il numero di membri delle organizzazioni più grandi non è ancora abbastanza grande da permettere a più team di professionisti di recarsi sul luogo del paziente senza ritardi significativi.
Per il momento, la soluzione migliore è una combinazione di squadre locali per consentire un rapido raffreddamento iniziale e di squadre professionali posizionate centralmente. Nella maggior parte dei casi questi team locali sono organizzazioni part-time e volontarie. Per supportarli al meglio, stiamo organizzando corsi di formazione, offrendo assistenza e consigli pratici e sviluppando ampi strumenti di supporto digitale per consentire una buona standby anche in luoghi remoti.
La tecnologia di raffreddamento è ben consolidata in laboratorio o in ospedale, ma la complessità deriva dall'applicazione sul campo. Tecniche come la ventilazione liquida, il lavaggio gastrico o il bypass extracorporeo rapido (prima di un raffreddamento significativo) richiedono abilità significative, una formazione completa e, non da ultimo, procedure e attrezzature che siano realisticamente e riproducibilmente utilizzabili.
Oltre a implementare un robusto raffreddamento esterno e interno (attraverso il perfusato raffreddato), i nuovi metodi di raffreddamento promettono tassi di raffreddamento più rapidi che portano a un'ischemia meno calda.
Per migliorare in modo mirato, sono necessarie metriche di risultato complete. Simili a quelli della medicina, come il tasso di sopravvivenza a 5 anni nei trattamenti contro il cancro o il tasso di riospedalizzazione e di complicazioni nelle operazioni.
Sebbene esistano alcune metriche di qualità (entità della disidratazione e della formazione di ghiaccio misurata dalla TAC), è necessario un ulteriore lavoro. Stabilire nuove metriche e migliorare quelle esistenti è un nostro obiettivo a breve/medio termine.
Alcuni ingredienti delle CPA sono tossici. Capire meglio la tossicità (stabilendo dei marcatori) e ridurla è un argomento importante per limitare la quantità di danni cellulari che devono essere riparati.
La tossicità può essere ridotta, ad esempio, combinando ingredienti che, insieme, sono meno tossici di quanto lo sarebbero singolarmente.
La qualità degli agenti crioprotettivi è uno dei fattori più determinanti per la qualità complessiva.
Il nostro obiettivo principale è l'ottimizzazione per le "situazioni del mondo reale" rispetto alle impostazioni di laboratorio. Le situazioni di laboratorio sono solitamente ben controllate e ideali, quelle del mondo reale lo sono meno. Gli argomenti trattati includono l'aggiunta di sostanze che aprono la barriera emato-encefalica, l'ottimizzazione dei tempi di trasporto, la riduzione dell'edema, l'ottimizzazione per i diversi tessuti, ecc.
La creazione di nuovi CPA è stata sperimentata in passato da diverse organizzazioni senza alcun miglioramento rispetto alle opzioni esistenti.
Come per il miglioramento delle CPA esistenti, anche la creazione di nuove CPA costruite appositamente per situazioni non ideali (non di laboratorio) è un'impresa preziosa. Esistono ricerche di base interessanti e promettenti, ma la loro traduzione potrebbe comportare sfide significative.
L'ischemia è uno dei problemi fondamentali dell'attuale pratica di crioconservazione. Essa porta a diversi problemi come la compromissione della perfusione, l'edema, l'aumento della pressione, ecc.
I nostri progetti di ricerca si concentrano sul miglioramento della gestione di casi non ideali con diversi gradi di ischemia. Gli approcci includono diverse CPA, tecniche di perfusione, craniotomie decompressive, ecc. Lavoriamo anche sull'ottimizzazione logistica per ridurre l'ischemia in primo luogo.
