Marți, 22 aprilie 2014.- Imaginați-vă că medicii ar putea deschide congelatoare și selecta rinichii, ficatele sau inimile pe care să le folosească în operațiile de salvare a vieții. Următorul lucru explică de ce acest lucru este atât de dificil de realizat.
În cazul în care aveți nevoie de un rinichi nou, o inimă de înlocuire sau un alt organ vital, nu aveți multe opțiuni. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când vine vorba de organe umane sănătoase pentru transplanturi care pot salva vieți, există o prăpastie imensă între ofertă și cerere.
În Statele Unite, 26.517 de organe au fost transplantate în 2013, dar peste 120.000 de pacienți sunt pe lista de așteptare. Mai simplu spus, nu există suficiente donații pentru toată lumea.
Și mai rău, uneori organele disponibile sunt irosite, deoarece nu au prea multă valabilitate odată scoase din donator.
În momentul de față, cel mai bun lucru pe care îl putem face este să le păstrăm într-o soluție specială chiar peste 0 grade Celsius timp de una sau două zile, ceea ce nu lasă mult timp pentru a găsi pacienți care sunt complet compatibili pentru a-i primi.
Dar există un posibil răspuns. Dacă oamenii de știință ar putea găsi o modalitate de a îngheța organele și de a le readuce fără să producă daune, am putea să le păstrăm săptămâni sau luni.
La fel s-ar putea face cu organele proiectate în laborator, dacă suntem capabili să le creăm. Având în vedere acest lucru, clicul Organ Preservation Alliance, o organizație de caritate atașată laboratoarelor Universității Singularitate din Parcul de Cercetare NASA din California, intenționează să creeze un premiu milionar pentru cei care încurajează progresul în această privință.
Așadar, am putea vedea o perioadă în care chirurgii transplantului deschid congelatoare și selectăm rinichii, ficatele sau inimile pentru a efectua operații de salvare a vieții?
Oamenii de știință au îngrijorat sau au înghețat cu succes grupuri mici de celule umane timp de 40 de ani.
Ei conservă ovule și embrioni care inundă celulele cu soluții ale așa-numitilor compuși crioprotectanți, care împiedică formarea de cristale de gheață care pot distruge celulele și, de asemenea, le protejează împotriva contracției mortale.
Din păcate, ei întâmpină mari obstacole atunci când încearcă să pună în aplicare acest proces la scară mai mare, deoarece arhitectura din cele mai complexe organe și țesuturi este mult mai vulnerabilă la deteriorarea legată de cristalele de gheață.
Cu toate acestea, un grup mic de cercetători nu a renunțat și se pregătește pentru provocare, în parte, urmând indicii ale naturii.
De exemplu, peștii cu gheață din Antarctica supraviețuiesc în ape foarte reci la -2 grade Celsius, datorită proteinelor antigel (AFP), care reduc punctul de îngheț al fluidelor corpului lor și se leagă la Cristale de gheață pentru a opri răspândirea acesteia.
Cercetătorii au folosit soluții care conțin AFP-uri de pește de gheață din Antarctica pentru a conserva inimile de șobolan pentru o perioadă de până la 24 de ore, la câteva grade sub zero.
Cu toate acestea, la temperaturi mai scăzute apar efecte contraproductive în AFP-urile acestui animal: forțează formarea de cristale de gheață pentru a produce puncte ascuțite care străpun membranele celulare.
Un alt compus antigel descoperit recent într-un gândac alaskan care poate tolera -60 ° C ar putea fi mai util.
Dar ingredientele antigel singure nu vor face treaba. Acest lucru se datorează faptului că înghețarea distruge, de asemenea, celulele, afectând fluxul de lichide în și din ele.
Gheața se formează în spațiile dintre celule, reducând volumul de lichid și crescând concentrația de săruri dizolvate și alți ioni. Apa curge din celule spre exterior pentru a se compensa, determinându-le să se ofileze și să moară.
În ovule și embrioni, compușii crioprotectori, cum ar fi glicerolul, sunt foarte utili: nu numai că înlocuiesc apa pentru a preveni formarea de gheață în celule, dar ajută la prevenirea contracției și a morții celulare.
Problema este că acești compuși nu pot funcționa cu aceeași magie în organe. Pe de o parte, celulele tisulare sunt mult mai susceptibile la penetrarea gheții.
Și chiar și atunci când celulele sunt protejate, cristalele de gheață care se formează în spațiile dintre ele distrug structurile extracelulare care țin organul împreună și facilitează funcția acestuia.
O modalitate de a depăși pericolele înghețării este de a preveni apariția acesteia. De aceea, unii oameni de știință s-au angajat într-o tehnică numită vitrificare, prin care țesuturile devin atât de reci încât devin o sticlă fără gheață.
Metoda este deja folosită de unele clinici de fertilitate și a produs unele dintre cele mai încurajatoare rezultate până în prezent în ceea ce privește conservarea țesuturilor complexe.
În anul 2000, de exemplu, Mike Taylor și colegii săi de la Cell and Tissue Systems din Charleston, Carolina de Sud, au vitrificat segmente de 5 cm lungime din vena iepurelui, care se află între celule și organe în termeni de complexitatea și a arătat că își păstrează cea mai mare parte a funcției după încălzire.
Doi ani mai târziu, Greg Fahy și colegii săi de la 21st-Century Medicine, o companie de cercetare în crioprezervare din California, au făcut o descoperire: au vitrificat rinichiul unui iepure, menținându-l sub temperatura de tranziție a sticlei de - 122 grade Celsius timp de 10 minute, înainte de decongelarea și transplantarea acestuia la un iepure care a trăit 48 de zile înainte de a fi măcelărit pentru a-l examina.
„A fost prima dată când un organ vital cu sprijin de viață ulterior a fost crioprezervat și transplantat”, spune Fahy. "A fost o dovadă realistă."
Dar rinichii nu au funcționat la fel de bine ca o versiune sănătoasă, în principal pentru că o anumită parte, medula, a durat mai mult timp pentru a absorbi soluția de crioprotectant, ceea ce a însemnat că în timpul dezghețării s-a format o anumită gheață.
„Deși eram în spirit mare, știam și că trebuie să îmbunătățim”, adaugă Fahy.
„Acesta este cel mai apropiat pe care l-am venit”, spune Taylor, adăugând o notă de precauție. „Asta a fost acum mai bine de 10 ani și, dacă tehnica era suficient de robustă, atunci ar fi trebuit să existe rapoarte și studii de urmărire care să ateste constatarea, ceva care nu a existat”.
Progresul a fost lent, în parte, spune Fahy, pentru că a încetat producerea unui produs chimic care a fost o parte cheie a metodei sale. Cu toate acestea, grupul său a recâștigat teren și a avansat: la întâlnirea anuală a Societății de Cryobiologie din 2013, Fahy a prezentat o metodă care permite încărcării cordonului mai rapid cu crioprotectanți.
În ciuda optimismului lui Fahy, este clar că, atunci când este vorba despre păstrarea organelor mari, vitrificarea reprezintă unele provocări formidabile. Pentru început, sunt necesare concentrații mari de crioprotectanți (cel puțin de cinci ori mai mari decât în răcirea lentă convențională) care pot otrăvi celulele și țesuturile pe care se presupune că le protejează.
Problema se agravează cu țesuturile mai mari, deoarece este necesar mai mult timp pentru încărcarea compușilor, ceea ce înseamnă timp de răcire mai lent și mai multe oportunități de expunere toxică. În plus, dacă răcirea este prea rapidă sau atinge temperaturi prea scăzute, pot apărea fisuri.
Acest proces de încălzire extrem de delicat prezintă mai multe obstacole. Dacă eșantionul vitrificat nu se încălzește repede sau destul de uniform, sticlarea dă pas la cristalizare, poate să apară un proces cunoscut sub numele de devitrificare și, din nou, fisurarea.
(Aceasta) este o provocare pe care nu am depășit-o încă ", spune John Bischof, criobiolog și inginer la Universitatea din Minnesota." Factorul limitativ este viteza și uniformitatea cu care o putem dezgheța. "Și asta se datorează faptului că Încălzirea se face de obicei din exterior în interior.
Anul trecut, Bischof și studentul absolvent Michael Etheridge au propus o modalitate de a rezolva problema: adăugați nanoparticule magnetice la soluția de crioprotectant.
Ideea este că particulele se dispersează prin țesut și, odată excitate de câmpurile magnetice, încălzește totul rapid și uniform. Duo lucrează în prezent cu Taylor și colegii săi pentru a testa metoda în arterele iepurilor.
În cea mai mare parte, progresele în domeniu au venit prin încercare și eroare: testarea combinațiilor de soluții și metode de îngheț și dezghețare.
Dar, de asemenea, cercetătorii au început să profite de noile tehnologii pentru a examina mai îndeaproape cum se comportă gheața în celule și țesuturi.
Dacă procesele sunt înțelese în detaliu, se poate aștepta ca metodele inovatoare și mai eficiente să poată fi proiectate pentru a le controla.
În ultimele 12 luni au fost înregistrate progrese semnificative în acest domeniu. Taylor, care lucrează cu Yoed Rabin, un inginer mecanic la Carnegie Mellon University din Pittsburgh, a introdus un nou dispozitiv care permite vizualizarea imaginilor termice color de înaltă rezoluție pe țesături cu volum mare.
Între timp, Jens Karlsson de la Universitatea Villanova din Pennsylvania a capturat recent secvențe video microscopice cu mișcare lentă din momentul în care gheața intră în buzunare mici între două celule strâns legate și apoi provoacă cristalizarea în interiorul lor.
Karlsson, care încearcă să descopere modul de crioprezervare a țesuturilor printr-un control atent al procesului de congelare și decongelare, mai degrabă decât prin intermediul manipulării procesului de îngheț de vitrificare.
O posibilitate este de a proiecta genetic celule care pot fi convins pentru a forma joncțiuni celulă-celulă care sunt capabile să reziste crioprezervării. Următoarea sarcină ar fi găsirea unei modalități de direcționare a formării gheții extracelulare, astfel încât aceasta să nu afecteze funcția unui organ.
De asemenea, Karlsson este dispus să utilizeze simulări computerizate ale procesului de înghețare pentru a testa eficient milioane de protocoale posibile.
„Avem nevoie de aceste tipuri de instrumente pentru a accelera progresul”, spune Karlsson, care compară sarcina cu „încercarea de a ajunge pe lună cu o fracțiune din fondurile dedicate acestui efort”.
Chiar și cu resurse limitate, zona a arătat că crioprezervarea fără gheață este practică pentru țesuturile mici, cum ar fi un segment al vaselor de sânge. „Bariera care rămâne și care este importantă”, spune Taylor, este să o extindem la un organ uman.
Pentru Karlsson, care bănuiește că astfel de eforturi „s-ar putea prăbuși într-un zid” înainte ca vitrificarea să servească vreodată organelor umane, metodele de înghețare (sau ceea ce el numește metode pe bază de gheață) reprezintă o cale egală sau chiar o cale Mai fiabile spre succes.
Dar există o ultimă idee care trebuie luată în serios. „Nici o tehnică de crioprezervare nu oferă supraviețuirea 100% a celulelor componente”, spune Taylor.
"În multe aplicații acest lucru poate fi tolerat, dar pentru un singur organ, acest lucru ar putea însemna un grad considerabil de vătămare la repararea după depozitare sau transplant."
În cele din urmă, asta înseamnă că, indiferent cât de bine sunt conservate crizele, acestea sunt de o calitate inferioară în comparație cu organele nou dobândite.
Tag-Uri:
Medicamente Diferit Psihologie
În cazul în care aveți nevoie de un rinichi nou, o inimă de înlocuire sau un alt organ vital, nu aveți multe opțiuni. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când vine vorba de organe umane sănătoase pentru transplanturi care pot salva vieți, există o prăpastie imensă între ofertă și cerere.
În Statele Unite, 26.517 de organe au fost transplantate în 2013, dar peste 120.000 de pacienți sunt pe lista de așteptare. Mai simplu spus, nu există suficiente donații pentru toată lumea.
Și mai rău, uneori organele disponibile sunt irosite, deoarece nu au prea multă valabilitate odată scoase din donator.
În momentul de față, cel mai bun lucru pe care îl putem face este să le păstrăm într-o soluție specială chiar peste 0 grade Celsius timp de una sau două zile, ceea ce nu lasă mult timp pentru a găsi pacienți care sunt complet compatibili pentru a-i primi.
Dar există un posibil răspuns. Dacă oamenii de știință ar putea găsi o modalitate de a îngheța organele și de a le readuce fără să producă daune, am putea să le păstrăm săptămâni sau luni.
La fel s-ar putea face cu organele proiectate în laborator, dacă suntem capabili să le creăm. Având în vedere acest lucru, clicul Organ Preservation Alliance, o organizație de caritate atașată laboratoarelor Universității Singularitate din Parcul de Cercetare NASA din California, intenționează să creeze un premiu milionar pentru cei care încurajează progresul în această privință.
Este posibilă crioprezervarea?
Așadar, am putea vedea o perioadă în care chirurgii transplantului deschid congelatoare și selectăm rinichii, ficatele sau inimile pentru a efectua operații de salvare a vieții?
Oamenii de știință au îngrijorat sau au înghețat cu succes grupuri mici de celule umane timp de 40 de ani.
Ei conservă ovule și embrioni care inundă celulele cu soluții ale așa-numitilor compuși crioprotectanți, care împiedică formarea de cristale de gheață care pot distruge celulele și, de asemenea, le protejează împotriva contracției mortale.
Din păcate, ei întâmpină mari obstacole atunci când încearcă să pună în aplicare acest proces la scară mai mare, deoarece arhitectura din cele mai complexe organe și țesuturi este mult mai vulnerabilă la deteriorarea legată de cristalele de gheață.
Cu toate acestea, un grup mic de cercetători nu a renunțat și se pregătește pentru provocare, în parte, urmând indicii ale naturii.
De exemplu, peștii cu gheață din Antarctica supraviețuiesc în ape foarte reci la -2 grade Celsius, datorită proteinelor antigel (AFP), care reduc punctul de îngheț al fluidelor corpului lor și se leagă la Cristale de gheață pentru a opri răspândirea acesteia.
Cercetătorii au folosit soluții care conțin AFP-uri de pește de gheață din Antarctica pentru a conserva inimile de șobolan pentru o perioadă de până la 24 de ore, la câteva grade sub zero.
Cu toate acestea, la temperaturi mai scăzute apar efecte contraproductive în AFP-urile acestui animal: forțează formarea de cristale de gheață pentru a produce puncte ascuțite care străpun membranele celulare.
Un alt compus antigel descoperit recent într-un gândac alaskan care poate tolera -60 ° C ar putea fi mai util.
Dar ingredientele antigel singure nu vor face treaba. Acest lucru se datorează faptului că înghețarea distruge, de asemenea, celulele, afectând fluxul de lichide în și din ele.
Gheața se formează în spațiile dintre celule, reducând volumul de lichid și crescând concentrația de săruri dizolvate și alți ioni. Apa curge din celule spre exterior pentru a se compensa, determinându-le să se ofileze și să moară.
În ovule și embrioni, compușii crioprotectori, cum ar fi glicerolul, sunt foarte utili: nu numai că înlocuiesc apa pentru a preveni formarea de gheață în celule, dar ajută la prevenirea contracției și a morții celulare.
Problema este că acești compuși nu pot funcționa cu aceeași magie în organe. Pe de o parte, celulele tisulare sunt mult mai susceptibile la penetrarea gheții.
Și chiar și atunci când celulele sunt protejate, cristalele de gheață care se formează în spațiile dintre ele distrug structurile extracelulare care țin organul împreună și facilitează funcția acestuia.
vitrificare
O modalitate de a depăși pericolele înghețării este de a preveni apariția acesteia. De aceea, unii oameni de știință s-au angajat într-o tehnică numită vitrificare, prin care țesuturile devin atât de reci încât devin o sticlă fără gheață.
Metoda este deja folosită de unele clinici de fertilitate și a produs unele dintre cele mai încurajatoare rezultate până în prezent în ceea ce privește conservarea țesuturilor complexe.
În anul 2000, de exemplu, Mike Taylor și colegii săi de la Cell and Tissue Systems din Charleston, Carolina de Sud, au vitrificat segmente de 5 cm lungime din vena iepurelui, care se află între celule și organe în termeni de complexitatea și a arătat că își păstrează cea mai mare parte a funcției după încălzire.
Doi ani mai târziu, Greg Fahy și colegii săi de la 21st-Century Medicine, o companie de cercetare în crioprezervare din California, au făcut o descoperire: au vitrificat rinichiul unui iepure, menținându-l sub temperatura de tranziție a sticlei de - 122 grade Celsius timp de 10 minute, înainte de decongelarea și transplantarea acestuia la un iepure care a trăit 48 de zile înainte de a fi măcelărit pentru a-l examina.
„A fost prima dată când un organ vital cu sprijin de viață ulterior a fost crioprezervat și transplantat”, spune Fahy. "A fost o dovadă realistă."
Dar rinichii nu au funcționat la fel de bine ca o versiune sănătoasă, în principal pentru că o anumită parte, medula, a durat mai mult timp pentru a absorbi soluția de crioprotectant, ceea ce a însemnat că în timpul dezghețării s-a format o anumită gheață.
„Deși eram în spirit mare, știam și că trebuie să îmbunătățim”, adaugă Fahy.
„Acesta este cel mai apropiat pe care l-am venit”, spune Taylor, adăugând o notă de precauție. „Asta a fost acum mai bine de 10 ani și, dacă tehnica era suficient de robustă, atunci ar fi trebuit să existe rapoarte și studii de urmărire care să ateste constatarea, ceva care nu a existat”.
Progresul a fost lent, în parte, spune Fahy, pentru că a încetat producerea unui produs chimic care a fost o parte cheie a metodei sale. Cu toate acestea, grupul său a recâștigat teren și a avansat: la întâlnirea anuală a Societății de Cryobiologie din 2013, Fahy a prezentat o metodă care permite încărcării cordonului mai rapid cu crioprotectanți.
În ciuda optimismului lui Fahy, este clar că, atunci când este vorba despre păstrarea organelor mari, vitrificarea reprezintă unele provocări formidabile. Pentru început, sunt necesare concentrații mari de crioprotectanți (cel puțin de cinci ori mai mari decât în răcirea lentă convențională) care pot otrăvi celulele și țesuturile pe care se presupune că le protejează.
Problema se agravează cu țesuturile mai mari, deoarece este necesar mai mult timp pentru încărcarea compușilor, ceea ce înseamnă timp de răcire mai lent și mai multe oportunități de expunere toxică. În plus, dacă răcirea este prea rapidă sau atinge temperaturi prea scăzute, pot apărea fisuri.
Acest proces de încălzire extrem de delicat prezintă mai multe obstacole. Dacă eșantionul vitrificat nu se încălzește repede sau destul de uniform, sticlarea dă pas la cristalizare, poate să apară un proces cunoscut sub numele de devitrificare și, din nou, fisurarea.
(Aceasta) este o provocare pe care nu am depășit-o încă ", spune John Bischof, criobiolog și inginer la Universitatea din Minnesota." Factorul limitativ este viteza și uniformitatea cu care o putem dezgheța. "Și asta se datorează faptului că Încălzirea se face de obicei din exterior în interior.
Anul trecut, Bischof și studentul absolvent Michael Etheridge au propus o modalitate de a rezolva problema: adăugați nanoparticule magnetice la soluția de crioprotectant.
Ideea este că particulele se dispersează prin țesut și, odată excitate de câmpurile magnetice, încălzește totul rapid și uniform. Duo lucrează în prezent cu Taylor și colegii săi pentru a testa metoda în arterele iepurilor.
Gheață în acțiune
În cea mai mare parte, progresele în domeniu au venit prin încercare și eroare: testarea combinațiilor de soluții și metode de îngheț și dezghețare.
Dar, de asemenea, cercetătorii au început să profite de noile tehnologii pentru a examina mai îndeaproape cum se comportă gheața în celule și țesuturi.
Dacă procesele sunt înțelese în detaliu, se poate aștepta ca metodele inovatoare și mai eficiente să poată fi proiectate pentru a le controla.
În ultimele 12 luni au fost înregistrate progrese semnificative în acest domeniu. Taylor, care lucrează cu Yoed Rabin, un inginer mecanic la Carnegie Mellon University din Pittsburgh, a introdus un nou dispozitiv care permite vizualizarea imaginilor termice color de înaltă rezoluție pe țesături cu volum mare.
Între timp, Jens Karlsson de la Universitatea Villanova din Pennsylvania a capturat recent secvențe video microscopice cu mișcare lentă din momentul în care gheața intră în buzunare mici între două celule strâns legate și apoi provoacă cristalizarea în interiorul lor.
Karlsson, care încearcă să descopere modul de crioprezervare a țesuturilor printr-un control atent al procesului de congelare și decongelare, mai degrabă decât prin intermediul manipulării procesului de îngheț de vitrificare.
O posibilitate este de a proiecta genetic celule care pot fi convins pentru a forma joncțiuni celulă-celulă care sunt capabile să reziste crioprezervării. Următoarea sarcină ar fi găsirea unei modalități de direcționare a formării gheții extracelulare, astfel încât aceasta să nu afecteze funcția unui organ.
De asemenea, Karlsson este dispus să utilizeze simulări computerizate ale procesului de înghețare pentru a testa eficient milioane de protocoale posibile.
„Avem nevoie de aceste tipuri de instrumente pentru a accelera progresul”, spune Karlsson, care compară sarcina cu „încercarea de a ajunge pe lună cu o fracțiune din fondurile dedicate acestui efort”.
Chiar și cu resurse limitate, zona a arătat că crioprezervarea fără gheață este practică pentru țesuturile mici, cum ar fi un segment al vaselor de sânge. „Bariera care rămâne și care este importantă”, spune Taylor, este să o extindem la un organ uman.
Pentru Karlsson, care bănuiește că astfel de eforturi „s-ar putea prăbuși într-un zid” înainte ca vitrificarea să servească vreodată organelor umane, metodele de înghețare (sau ceea ce el numește metode pe bază de gheață) reprezintă o cale egală sau chiar o cale Mai fiabile spre succes.
Dar există o ultimă idee care trebuie luată în serios. „Nici o tehnică de crioprezervare nu oferă supraviețuirea 100% a celulelor componente”, spune Taylor.
"În multe aplicații acest lucru poate fi tolerat, dar pentru un singur organ, acest lucru ar putea însemna un grad considerabil de vătămare la repararea după depozitare sau transplant."
În cele din urmă, asta înseamnă că, indiferent cât de bine sunt conservate crizele, acestea sunt de o calitate inferioară în comparație cu organele nou dobândite.
---przyczyny-objawy-i-leczenie.jpg)
