Cryonics Questions and Choices
Kryo-suojan myrkyllisyys on yksi kriobiologian kovista faktoista. Samat kemikaalit, jotka auttavat estämään jään muodostumisen, voivat myös vahingoittaa soluja, jos annos, ajoitus tai lämpötila ovat väärin.
Tämä on se ongelma, jota tämä oppitunti käsittelee. Miten aineen, joka on tarkoitettu suojaamaan soluja jäädytyksen aikana, voi samalla vaurioittaa niitä?
Lyhyt vastaus on yksinkertainen. Kryo-suojat ovat hyödyllisiä, mutta ne eivät ole ilmaista. Solut kohtaavat stressiä kahdesta suunnasta yhtä aikaa. Jää voi repiä rakenteita hajalle, ja suojaava kemikaali itse voi häiritä solun omaa kemiaa.
Kryo-suoja on aine, joka lisätään ennen jäähdytystä. Sen tehtävä on pienentää todennäköisyyttä, että solujen sisällä ja niiden ympärillä oleva vesi muodostaa jääkiteitä. Yksinkertaisesti sanottuna se auttaa vettä käyttäytymään vähemmän vaarallisella tavalla jäädytyksen aikana.
Yleisiä kryo-suojia ovat muun muassa dimetyylisulfoksidi, glyseroli ja etyleeniglykoli. Jokainen niistä voi auttaa tietyissä olosuhteissa. Jokainen niistä voi kuitenkin tulla haitalliseksi, jos solut altistuvat liian kauan tai liian korkeille pitoisuuksille.
Tätä tiedemiehet tarkoittavat termillä myrkyllisyys tässä yhteydessä. Se ei tarkoita myrkkyä dramaattisessa, arkisessa mielessä. Se tarkoittaa, että kemikaali alkaa häiritä solun normaalia toimintaa. Solumembraani voi olla stressissä. Proteiinit voivat toimia virheellisesti. Veden tasapaino voi siirtyä liian pitkälle.
Solut ovat herkkiä, koska ne riippuvat tasapainosta. Niiden membraanien on pysyttävä tarpeeksi joustavina toimiakseen. Niiden proteiinien on säilytettävä muotonsa. Niiden sisäisten suola- ja vesipitoisuuksien on pysyttäydengessä kapeassa alueessa. Kryo-suojat voivat häiritä tätä tasapainoa.
Vauriot voivat tapahtua useilla tavoilla. Jotkut kryo-suojat tunkeutuvat soluihin ja muuttavat veden liiketapaa. Jotkut saavat solun menettämään vettä liian nopeasti. Jotkut muuttavat itse solukalvoa. Jotkut tulevat haitallisemmiksi altistumisajan kasvaessa.
Lämpötila vaikuttaa asiaan myös. Kemikaali voi olla vähemmän haitallinen kylmänä kuin lämpimänä. Siksi kriobiologiassa ja kriobiologiassa kiinnitetään huomiota jäähdytysnopeuteen, kuormitusaikaan ja siihen, missä järjestyksessä nesteitä lisätään ja poistetaan. Yksityiskohdat ovat tärkeitä, koska solot eivät anteeksi paljon virheitä.
Jäätyminen itsessään lisää toisen ongelman. Kun jää muodostuu solun ulkopuolelle, jäljellä oleva neste tiivistyy. Tämä vetää vettä pois solusta. Solu kohtaa sitten kutistumisen, suolastressin ja kemiallisen stressin samanaikaisesti. Kryo-suojat auttavat vähentämään jäätä, mutta ne voivat myös lisätä kemiallista stressiä.
Tämän vuoksi säilytys ei koskaan ole vain yhden ihmeellisen nesteen varassa. Se on tasapainoa. Liian vähän kryo-suojaa jättää solut avoimiksi jäävaurioille. Liian paljon voi vahingoittaa niitä myrkyllisyyden kautta. Tavoitteena on löytää piste, jossa kokonaisvaurio on pienin.
Pieni esimerkki
Ajattele ihmistä, joka yrittää pitää hedelmän jäätymästä pahasti kylmässä huoneessa. Jos hedelmä jätetään omilleen, jääkiteet voivat pilata sen koostumuksen. Jos se kastetaan voimakkaaseen sokeriliuokseen liian kauan, hedelmä voi myös muuttua huonolla tavalla. Suojaava vaihe auttaa, mutta vain oikeassa määrin ja oikean ajan verran.
Solut ovat luonnollisesti herkempiä kuin hedelmät. Mutta idea on samanlainen. Suojaava aine voi vähentää yhtälaista haittaa ja luoda toisen, jos sitä käytetään harkitsemattomasti.
Tämän vuoksi tutkijat opiskelevat pitoisuutta, jäähdytysnopeutta ja altistusaikaa yhdessä. Menetelmä, joka näyttää hyvältä yhdessä kudoksessa, voi epäonnistua toisessa. Liuos, joka suojaa pientä solunäytettä, ei ehkä suojaa suurempaa elintä. Biologia ei skaalaudu siististi.
Kriobiologiassa tämä on tärkeää, koska säilytys on enemmän kuin pelkkää kylmävarastointia. Se alkaa valmiustilasta ja vakauttamisesta sen jälkeen, kun laillinen kuolema on todettu. Sen jälkeen tulee kuljetus, jäähdytys ja kemiallinen valmistelu. Jos suojaava kemia on heikkoa, myöhempää kylmävarastointia ei voida käyttää korjaamaan tuota varhaista vauriota.
Tämä ei tarkoita, että ongelma olisi toivoton. Se tarkoittaa, että ongelma on todellinen. Kryo-suojan myrkyllisyys on yksi keskeisistä syistä, miksi krysäilytys on edelleen varovaisen kompromissien ala, ei yksinkertaisten menestystarinoiden ala.
Tutkimusrekisteri on pitkään osoittanut tämän jännitteen. Joissakin kudoksissa selviytyminen on parempaa, kun kemia on säädetty hyvin. Joissakin näkyy vähemmän vaurioita hitaammalla tai harkitummalla prosessilla. Joissakin eläin- ja elintutkimuksissa on annettu hyödyllisiä opetuksia, mutta ne eivät ole todisteita ihmisen herättämisestä. Ne ovat todisteita siitä, että solut ja kudokset voidaan joskus suojata aiempaa paremmin.
Tämä ero on tärkeä. Säilytetty solu tai elin ei ole säilytetty ihminen. Laboratoriotulos ei ole lupaus. Se on osa karttaa, ja kartta on vielä puutteellinen.
Niille lukijoille, jotka ajattelevat kriobiologiaa tulevaisuuteen suuntautuvana valintana, tämä on yksi selvimmistä opetuksista. Kysymys ei ole siinä, ovatko kryo-suojat hyviä vai huonoja. Kysymys on siinä, kuinka paljon vaurioita ne ehkäisevät, kuinka paljon vaurioita ne lisäävät ja kuinka paljon tulevaa korjausta voi olla mahdollista eräänä päivänä.
Tämä on maltillinen kysymys. Se on myös hyödyllinen. Se pitää huomion todellisuudessa toiveajattelun sijaan.
Mitä voidaan nyt ymmärtää, mikä ei ollut selvää alussa? Kryo-suojat eivät ole taianomaisia kilpiä. Ne ovat työkaluja, jotka taistelevat jäätä vastaan hyväksyen jonkin kemiallisen riskin. Kun tämä nähdään, kriobiologiaa on helpompaa arvioida rehellisesti.
Yksi selkeä osa Pidempiä Horisonttia on tämä: toivo on rehellisempää, kun se nimittää sekä vaurion että mahdollisuuden.
Article by Lea Varga ·