Уторак, 22. април 2014. - Замислите да доктори могу отворити замрзиваче и одабрати бубреге, јетру или срце које ће се користити у операцијама спашавања живота. Следеће објашњава зашто је то тако тешко постићи.
У случају да вам треба нови бубрег, замена срца или други витални орган, немате много могућности. То је зато што се ради о здравим људским органима за трансплантације које могу спасити животе, постоји велика јама између понуде и потражње.
У Сједињеним Државама је током 2013. године трансплантирано 26.517 органа, али више од 120.000 пацијената је на листи чекања. Једноставно речено, нема довољно донација за све.
Што је још горе, понекад се расположиви органи изгубе јер немају довољно дугог трајања једном када се уклоне од даваоца.
Тренутно, најбоље што можемо је да их држимо у посебном раствору мало изнад 0 степени Целзијуса током једног или два дана, што не омогућава много времена да пронађемо пацијенте који су потпуно компатибилни примаоци да их приме.
Али постоји могући одговор. Ако би научници могли да нађу начин да замрзну органе и врате их без оштећења, можда бисмо их могли задржати недељама или месецима.
То би могло бити и са органима дизајнираним у лабораторији, ако смо у стању да их створимо. Имајући то у виду, кликните Орган очување савеза, добротворне организације прикључене лабораторијама Универзитета сингуларности у НАСА истраживачком парку у Калифорнији, планира да створи милионску награду за оне који подстичу напредак у том погледу.
Дакле, можемо ли видети време када хирурзи за трансплантацију отварају замрзиваче и одабиру бубреге, јетру или срце за обављање операција спашавања живота?
Научници 40 година криоришу или успешно замрзавају мале групе људских ћелија.
Они чувају овуле и ембрионе који преплављују ћелије растворима такозваних криопротектантних једињења, која спречавају стварање ледених кристала који могу уништити ћелије и такође их штите од смртоносне контракције.
Нажалост, наилазе на велике препреке када покушају да спроведу овај процес у већем обиму, јер је архитектура унутар најкомплекснијих органа и ткива много рањивија на оштећења повезана са кристалима леда.
Међутим, мала група истраживача није одустала и припрема се за изазов, делом пратећи трагове природе.
На пример, ледена риба на Антарктици опстаје у веома хладним водама на -2 степена Целзијуса захваљујући протеинима против смрзавања (АФП), који смањују тачку смрзавања телесних течности и везују се за Кристали леда да зауставе његово ширење.
Истраживачи су користили решења која садрже антарктичке ледене рибе за очување срца пацова у периоду до 24 сата на неколико степени испод нуле.
Међутим, при нижим температурама у АФП-а ове животиње се јављају контрапродуктивни ефекти: они присиљавају на формирање ледених кристала да настану оштре тачке које пробијају ћелијске мембране.
Још једно једињење против смрзавања које је недавно откривено у аљашкој буци и може поднијети -60 ° Ц може бити корисније.
Али састојци против смрзавања сами неће радити посао. То је зато што замрзавање такође уништава ћелије утичући на проток течности у њима и ван њих.
Лед се формира у размацима између ћелија, смањујући запремину течности и повећавајући концентрацију растворених соли и других јона. Вода истјече из ћелија према ван како би је надокнадила, узрокујући да се оне умиру и умру.
У овулама и ембрионима су врло корисна криопротективна једињења попут глицерола: која не само да истискују воду да спрече стварање леда унутар ћелија, већ такође помажу у спречавању контракције ћелије и смрти.
Проблем је што ова једињења не могу да раде истом магијом у органима. С једне стране, ћелије ткива су много подложније продирању леда.
Чак и када су ћелије заштићене, кристали леда који се формирају у размацима између њих уништавају ванћелијске структуре које држе орган заједно и олакшавају његову функцију.
Један од начина да се преброде опасности од залеђивања је спречавање да се то деси. Зато се неки научници залажу за технику која се назива витрификација, при којој се ткива толико охладе да постају чаша без леда.
Методу већ користе неке клинике за плодност и дала је неке од нај охрабрујућих резултата до сада у вези очувања сложених ткива.
На пример, 2000. године, Мајк Тејлор и његове колеге из ћелијског и ткивног система у Чарлстону, Јужна Каролина, витрификовали су 5 цм дугачке сегменте зечје вене, која је смештена између ћелија и органа у смислу сложеност и показали су да задржавају већину своје функције након загревања.
Две године касније, Грег Фахи и његове колеге из компаније за истраживање криопрезервације са седиштем у Калифорнији, направили су пробој: витрифицирали су зечји бубрег, држећи га испод температуре стакла - 122 степена Целзијуса у трајању од 10 минута, пре него што га је одмрзнуо и пресађивао на зеца који је живео 48 дана пре него што је заклан да би га прегледао.
"То је био први пут да је витални орган са каснијом животном подршком био криосервиран и пресађен", каже Фахи. "То је био доказ да је то реалан предлог."
Али бубрег није функционисао добро као здрава верзија, углавном зато што је одређеном делу медуле требало дуже да апсорбује раствор криопротектера, што је значило да се на њему формирао неки лед током одмрзавања.
„Иако смо били у великом расположењу, такође смо знали да се морамо побољшати“, додаје Фахи.
"То је најближе што смо дошли", каже Тејлор, додајући опрезну ноту. "То је било пре више од 10 година, и ако је техника била довољно робусна, онда је требало да постоје извештаји и накнадне студије које потврђују тај налаз, нешто што није постојало."
Напредак је, једним делом, спор, каже Фахи, јер је престао да производи хемијску супстанцу која је била кључни део његове методе. Међутим, његова група се повратила и искорачила: на годишњем састанку друштва Цриобиологи 2013. године, Фахи је представио методу која омогућава да се кабел брже напуни криопротектантима.
Упркос Фахијевом оптимизму, јасно је да када је у питању очување великих органа витрификација представља неке велике изазове. За почетак, потребне су високе концентрације криопротектанса (бар пет пута веће него код конвенционалног спорог хлађења) које могу отровати ћелије и ткива од којих би требало да заштите.
Проблем се погоршава са већим ткивима, јер је потребно више времена за учитавање једињења, што значи спорије време хлађења и веће могућности за токсично излагање. Поред тога, ако се хлађење пребрзо постигне или прениске температуре, могу се појавити пукотине.
Овај изузетно деликатан поступак загревања представља још препрека. Ако се витрификовани узорак не загрева брзо или прилично равномерно, стаклавост даје место кристализацији, може се догодити процес познат као девитрификација и, поново, пуцање.
(Ово) је изазов који још нисмо превазишли, "каже Јохн Бисцхоф, криобиолог и инжењер са Универзитета у Миннесоти." Ограничавајући фактор је брзина и уједначеност помоћу којих можемо да га одмрзнемо. "И то је зато што Загријавање се обично обавља споља и изнутра.
Прошле године Бисцхоф и дипломски студент Мицхаел Етхеридге предложили су начин решавања проблема: додавање магнетних наночестица у раствор криопротектора.
Идеја је да се честице расују кроз ткиво и када се једном побуде магнетним пољем, греју све брзо и равномерно. Двојац тренутно сарађује са Тејлором и његовим колегама на тестирању метода у артеријама зечева.
У већини случајева, напредак на терену дошао је покушајем и грешкама: тестирање комбинација раствора и метода замрзавања и одмрзавања.
Али истраживачи су такође почели да користе нове технологије како би поближе испитали како се лед понаша у ћелијама и ткивима.
Ако се процеси детаљно разумеју, може се очекивати да ће се осмислити иновативне и ефикасније методе за контролу над њима.
У последњих 12 месеци дошло је до значајног напретка у овој области. Таилор, која ради са Иоедом Рабином, инжењером машинства на Универзитету Царнегие Меллон у Питтсбургху, представила је нови уређај који омогућава визуализацију топлотних слика у високој резолуцији топлих боја на тканинама великог волумена.
У међувремену, Јенс Карлссон са Универзитета Вилланова у Пенсилванији недавно је снимио ултра-успорене микроскопске видео секвенце од тренутка када лед уђе у мале џепове између две чврсто везане ћелије и затим проузрокује кристализацију у њима.
Перспектива ових метода могла би донијети нове идеје о томе како се манипулира процесом замрзавања, каже Карлссон, који покушава схватити како криопрезервати ткива пажљивом контролом процеса замрзавања и одмрзавања, а не кроз витрификације.
Једна од могућности је генетски дизајнирати ћелије које се могу наговорити да формирају ћелијске ћелије које су способне да се одупру крио-очувању. Следећи задатак би био да се пронађе начин да се усмери стварање ванћелијског леда тако да то не утиче на функцију органа.
Карлссон је такође вољан да користи рачунарске симулације процеса замрзавања како би ефикасно тестирао милионе могућих протокола.
"Потребне су нам ове врсте алата да бисмо убрзали напредак", каже Карлссон, који задатак упоређује са "покушајем да се досегне Месец са делом средстава намењених том напору".
Чак и са ограниченим ресурсима, подручје је показало да је криопрезервација без леда практична за мала ткива, попут сегмента крвних судова. "Препрека која остаје и која је важна", каже Таилор, "јесте да се она скалира на људском органу."
За Карлссона, који сумња да би такви напори "могли наићи на зид" пре него што витрификација икада послужи људским органима, методе замрзавања (или како он назива методе засноване на леду) представљају једнак или чак пут Поузданији ка успеху.
Али постоји и последња идеја коју треба схватити озбиљно. "Ниједна техника крио конзервације не нуди 100% преживљавање компонентних ћелија", каже Таилор.
"У многим се апликацијама ово може толерисати, али за један орган то може значити значајан степен повреда након поправљања или трансплантације."
Коначно, то значи да без обзира колико су добро чувани узорци, они ће вероватно бити лошијег квалитета у односу на новонабављене органе.
Извор: ввв.ДиариоСалуд.нет
Ознаке:
Спа Лепотица Исхрана-И-Исхрана
У случају да вам треба нови бубрег, замена срца или други витални орган, немате много могућности. То је зато што се ради о здравим људским органима за трансплантације које могу спасити животе, постоји велика јама између понуде и потражње.
У Сједињеним Државама је током 2013. године трансплантирано 26.517 органа, али више од 120.000 пацијената је на листи чекања. Једноставно речено, нема довољно донација за све.
Што је још горе, понекад се расположиви органи изгубе јер немају довољно дугог трајања једном када се уклоне од даваоца.
Тренутно, најбоље што можемо је да их држимо у посебном раствору мало изнад 0 степени Целзијуса током једног или два дана, што не омогућава много времена да пронађемо пацијенте који су потпуно компатибилни примаоци да их приме.
Али постоји могући одговор. Ако би научници могли да нађу начин да замрзну органе и врате их без оштећења, можда бисмо их могли задржати недељама или месецима.
То би могло бити и са органима дизајнираним у лабораторији, ако смо у стању да их створимо. Имајући то у виду, кликните Орган очување савеза, добротворне организације прикључене лабораторијама Универзитета сингуларности у НАСА истраживачком парку у Калифорнији, планира да створи милионску награду за оне који подстичу напредак у том погледу.
Да ли је могуће криопрезервацију?
Дакле, можемо ли видети време када хирурзи за трансплантацију отварају замрзиваче и одабиру бубреге, јетру или срце за обављање операција спашавања живота?
Научници 40 година криоришу или успешно замрзавају мале групе људских ћелија.
Они чувају овуле и ембрионе који преплављују ћелије растворима такозваних криопротектантних једињења, која спречавају стварање ледених кристала који могу уништити ћелије и такође их штите од смртоносне контракције.
Нажалост, наилазе на велике препреке када покушају да спроведу овај процес у већем обиму, јер је архитектура унутар најкомплекснијих органа и ткива много рањивија на оштећења повезана са кристалима леда.
Међутим, мала група истраживача није одустала и припрема се за изазов, делом пратећи трагове природе.
На пример, ледена риба на Антарктици опстаје у веома хладним водама на -2 степена Целзијуса захваљујући протеинима против смрзавања (АФП), који смањују тачку смрзавања телесних течности и везују се за Кристали леда да зауставе његово ширење.
Истраживачи су користили решења која садрже антарктичке ледене рибе за очување срца пацова у периоду до 24 сата на неколико степени испод нуле.
Међутим, при нижим температурама у АФП-а ове животиње се јављају контрапродуктивни ефекти: они присиљавају на формирање ледених кристала да настану оштре тачке које пробијају ћелијске мембране.
Још једно једињење против смрзавања које је недавно откривено у аљашкој буци и може поднијети -60 ° Ц може бити корисније.
Али састојци против смрзавања сами неће радити посао. То је зато што замрзавање такође уништава ћелије утичући на проток течности у њима и ван њих.
Лед се формира у размацима између ћелија, смањујући запремину течности и повећавајући концентрацију растворених соли и других јона. Вода истјече из ћелија према ван како би је надокнадила, узрокујући да се оне умиру и умру.
У овулама и ембрионима су врло корисна криопротективна једињења попут глицерола: која не само да истискују воду да спрече стварање леда унутар ћелија, већ такође помажу у спречавању контракције ћелије и смрти.
Проблем је што ова једињења не могу да раде истом магијом у органима. С једне стране, ћелије ткива су много подложније продирању леда.
Чак и када су ћелије заштићене, кристали леда који се формирају у размацима између њих уништавају ванћелијске структуре које држе орган заједно и олакшавају његову функцију.
Витрификација
Један од начина да се преброде опасности од залеђивања је спречавање да се то деси. Зато се неки научници залажу за технику која се назива витрификација, при којој се ткива толико охладе да постају чаша без леда.
Методу већ користе неке клинике за плодност и дала је неке од нај охрабрујућих резултата до сада у вези очувања сложених ткива.
На пример, 2000. године, Мајк Тејлор и његове колеге из ћелијског и ткивног система у Чарлстону, Јужна Каролина, витрификовали су 5 цм дугачке сегменте зечје вене, која је смештена између ћелија и органа у смислу сложеност и показали су да задржавају већину своје функције након загревања.
Две године касније, Грег Фахи и његове колеге из компаније за истраживање криопрезервације са седиштем у Калифорнији, направили су пробој: витрифицирали су зечји бубрег, држећи га испод температуре стакла - 122 степена Целзијуса у трајању од 10 минута, пре него што га је одмрзнуо и пресађивао на зеца који је живео 48 дана пре него што је заклан да би га прегледао.
"То је био први пут да је витални орган са каснијом животном подршком био криосервиран и пресађен", каже Фахи. "То је био доказ да је то реалан предлог."
Али бубрег није функционисао добро као здрава верзија, углавном зато што је одређеном делу медуле требало дуже да апсорбује раствор криопротектера, што је значило да се на њему формирао неки лед током одмрзавања.
„Иако смо били у великом расположењу, такође смо знали да се морамо побољшати“, додаје Фахи.
"То је најближе што смо дошли", каже Тејлор, додајући опрезну ноту. "То је било пре више од 10 година, и ако је техника била довољно робусна, онда је требало да постоје извештаји и накнадне студије које потврђују тај налаз, нешто што није постојало."
Напредак је, једним делом, спор, каже Фахи, јер је престао да производи хемијску супстанцу која је била кључни део његове методе. Међутим, његова група се повратила и искорачила: на годишњем састанку друштва Цриобиологи 2013. године, Фахи је представио методу која омогућава да се кабел брже напуни криопротектантима.
Упркос Фахијевом оптимизму, јасно је да када је у питању очување великих органа витрификација представља неке велике изазове. За почетак, потребне су високе концентрације криопротектанса (бар пет пута веће него код конвенционалног спорог хлађења) које могу отровати ћелије и ткива од којих би требало да заштите.
Проблем се погоршава са већим ткивима, јер је потребно више времена за учитавање једињења, што значи спорије време хлађења и веће могућности за токсично излагање. Поред тога, ако се хлађење пребрзо постигне или прениске температуре, могу се појавити пукотине.
Овај изузетно деликатан поступак загревања представља још препрека. Ако се витрификовани узорак не загрева брзо или прилично равномерно, стаклавост даје место кристализацији, може се догодити процес познат као девитрификација и, поново, пуцање.
(Ово) је изазов који још нисмо превазишли, "каже Јохн Бисцхоф, криобиолог и инжењер са Универзитета у Миннесоти." Ограничавајући фактор је брзина и уједначеност помоћу којих можемо да га одмрзнемо. "И то је зато што Загријавање се обично обавља споља и изнутра.
Прошле године Бисцхоф и дипломски студент Мицхаел Етхеридге предложили су начин решавања проблема: додавање магнетних наночестица у раствор криопротектора.
Идеја је да се честице расују кроз ткиво и када се једном побуде магнетним пољем, греју све брзо и равномерно. Двојац тренутно сарађује са Тејлором и његовим колегама на тестирању метода у артеријама зечева.
Лед на делу
У већини случајева, напредак на терену дошао је покушајем и грешкама: тестирање комбинација раствора и метода замрзавања и одмрзавања.
Али истраживачи су такође почели да користе нове технологије како би поближе испитали како се лед понаша у ћелијама и ткивима.
Ако се процеси детаљно разумеју, може се очекивати да ће се осмислити иновативне и ефикасније методе за контролу над њима.
У последњих 12 месеци дошло је до значајног напретка у овој области. Таилор, која ради са Иоедом Рабином, инжењером машинства на Универзитету Царнегие Меллон у Питтсбургху, представила је нови уређај који омогућава визуализацију топлотних слика у високој резолуцији топлих боја на тканинама великог волумена.
У међувремену, Јенс Карлссон са Универзитета Вилланова у Пенсилванији недавно је снимио ултра-успорене микроскопске видео секвенце од тренутка када лед уђе у мале џепове између две чврсто везане ћелије и затим проузрокује кристализацију у њима.
Перспектива ових метода могла би донијети нове идеје о томе како се манипулира процесом замрзавања, каже Карлссон, који покушава схватити како криопрезервати ткива пажљивом контролом процеса замрзавања и одмрзавања, а не кроз витрификације.
Једна од могућности је генетски дизајнирати ћелије које се могу наговорити да формирају ћелијске ћелије које су способне да се одупру крио-очувању. Следећи задатак би био да се пронађе начин да се усмери стварање ванћелијског леда тако да то не утиче на функцију органа.
Карлссон је такође вољан да користи рачунарске симулације процеса замрзавања како би ефикасно тестирао милионе могућих протокола.
"Потребне су нам ове врсте алата да бисмо убрзали напредак", каже Карлссон, који задатак упоређује са "покушајем да се досегне Месец са делом средстава намењених том напору".
Чак и са ограниченим ресурсима, подручје је показало да је криопрезервација без леда практична за мала ткива, попут сегмента крвних судова. "Препрека која остаје и која је важна", каже Таилор, "јесте да се она скалира на људском органу."
За Карлссона, који сумња да би такви напори "могли наићи на зид" пре него што витрификација икада послужи људским органима, методе замрзавања (или како он назива методе засноване на леду) представљају једнак или чак пут Поузданији ка успеху.
Али постоји и последња идеја коју треба схватити озбиљно. "Ниједна техника крио конзервације не нуди 100% преживљавање компонентних ћелија", каже Таилор.
"У многим се апликацијама ово може толерисати, али за један орган то може значити значајан степен повреда након поправљања или трансплантације."
Коначно, то значи да без обзира колико су добро чувани узорци, они ће вероватно бити лошијег квалитета у односу на новонабављене органе.
Извор: ввв.ДиариоСалуд.нет
