Cryonics Questions and Choices
Mitä jää tekee soluille, kun ruumis säilytetään kylmäkonservoinnilla?
Tämä on tiedetutkimuksen ytimekkäästi esitetty kysymys. Se on merkittävä, koska kriobiologia perustuu rakenteen säilyttämiseen, ja jää voi häiritä rakennetta useilla tavoilla. Vaurioita aiheutuu kiteistä. Osittain vaurio johtuu vedestä, joka poistuu solusta. Osittain syynä on syvän kylmyyden ja jään torjuntaan käytettävien kemikaalien aiheuttama stressi.
Solu koostuu pääosin vedestä. Kun tämä vesi alkaa jäätyä, jää muodostuu ensin solun ulkopuolelle. Solun ulkopuolella oleva neste muuttuu suolaisemmaksi. Vesi poistuu solusta tasapainottaakseen tilanteen. Sutu kutistuu. Sen kalvo kiristyy. Pinnan proteiineja voi kadota tai niiden rakenne voi muuttua. Tämä on yksi syy siihen, miksi jäätymisprosessi on kuivalle kudokselle raskas.
Ideaalitilanteessa säilytyksen tavoitteena on estää jään muodostuminen kokonaan. Tätä tilaa kutsutaan vitrifikaatioksi. Vesi muuttuu kiteisen sijasta lasimaiseksi kiinteäksi aineeksi. Tämä on teoriassa puhtain tapa, koska kiteet aiheuttavat vähemmän mekaanista vauriota. Mutta vitrifikaatio ei ole yksinkertainen prosessi. Se vaatii oikean kemiallisen seoksen sekä oikeat jäädytys- ja sulatusolosuhteet.
Kun näitä olosuhteita ei noudateta, jää voi vahingoittaa kudosta useilla tavoilla. Se voi työntyä läpi kalvojen kuin kiila. Se voi vääristää soluja kasvaessaan. Se voi häiritse lipidikerroksia, jotka ovat öljyisiä kerroksia ja auttavat pitämään kalvot tiiviinä. Jää voi myös jättää pieniä vuotoja sulatuksen jälkeen. Siksi jäätymisvaurio ei ole vain yksi tapahtuma. Se on ketju erilaisia stressitekijöitä.
Hyvä tapa hahmottaa tätä on kuvitella märkä pesusieni pakastimeen. Kun veden ympärillä jäätyminen etenee, sieni kuivuu ja kutistuu. Jos jäätymisprosessi on hellävarainen ja epätasainen, sieni voi vielä palautua osittain alkuperäiseen muotoonsa. Jos jäätyminen on karkeaa, sen osat voivat repeytyä tai kovettua. Solu on paljon herkempi kuin sieni, mutta perusongelma on samankaltainen. Vettä poistuu. Muoto muuttuu. Palautuminen vaikeutuu.
Kalvoille tulee kiinnittää erityistä huomiota. Ne eivät ole kiinteitä seinämiä. Ne ovat aktiivisia, liikkuvia kerroksia, joihin on upotettu proteiineja. Jotkut näistä proteiineista auttavat neuroneja lähettämään signaaleja. Jotkut auttavat kuljettamaan kemikaaleja sisään ja ulos. Jäätyminen voi saada osan kalvon proteiineista irtoamaan. Se voi myös järjestellä uudelleen kalvon lipidejä, eli rasvamolekyylejä, jotka muodostavat kalvon rungon. Jos lipidit siirtyvät liikaa, kalvo voi vuotaa tai menettää normaalimuotonsa.
Tässä kohtaa tarinaan astuvat cryoprotectantit eli jäätymissuojamateriaalit. Nämä ovat aineita, jotka lisätään jäätymisvaurioiden vähentämiseksi. Ne auttavat välttämään kiteiden muodostumista. Ne tukevat myös vitrifikaatiota. Sakkaroosi, glyseroli ja dimetyylisulfoksididi ovat esimerkkejä, joita käytetään kryobiologiassa. Ne eivät poista riskiä kokonaan. Ne pienentävät sitä. Niillä on kuitenkin omat rajansa, sillä korkeat pitoisuudet voivat aiheuttaa solulle stressiä eri tavoin.
Ongelma ei siis ole pelkästään jää. Se on myös hinta, joka maksetaan jään torjumisesta.
Tämä on tärkeää kriobiologian kannalta, koska ihmiskeho ei ole yksinkertainen solunäyte. Se on monikerroksinen järjestelmä, jossa on kudoksia, verisuonia, kalvoja ja yhteyksiä. Aivokudos on erityisen herkkä, koska muisti ja identiteetti riippuvat hienovaraisesta rakenteesta. Jos jää vahingoittaa kalvoja tai siirtää proteiineja paikaltaan, kysymykseksi muodostuu, onko riittävästi hyödyllistä rakennetta jäljellä tulevaa korjausta varten.
Tähän paikkaan kuuluu rehellinen epävarmuus. Kriobiologian potilaita ei ole elvytetty. Kukaan ei voi väittää todistein, että nykyiset säilytysmenetelmät palauttavat henkilön henkiin. Mitä voidaan sanoa, on suppeampaa. Tietyt solujen ja kudosten säilytystavat voivat pitää rakenteen yllättävän hyvin. Joissakin tapauksissa osat kalvoista ja proteiineista voivat pysyä toiminnallisina sulatuksen jälkeen. Tämä on totta. Se ei kuitenkaan ole sama asia kuin koko kehon elvyttämisen osoittaminen.
Pieni esimerkki auttaa ymmärtämään asiaa. Kuvittele aivojen synapsi, pieni aukko, jossa yksi neuroni kommunikoi toisen kanssa. Jos jäätyminen poistaa joitakin reseptoriproteiineja kyseisestä kohdasta, signaaliketku heikkenee. Jos se vain vääristää kalvoa hetkellisesti, osa toiminnasta voi palata lämpenemisen myötä. Jos kalvo repeää liian laajalti, alkuperäinen tila saattaa olla vaikea palauttaa. Ero näiden tapausten välillä on valtava, vaikka kaikki kolme alkavat samasta kylmyydestä.
Tämän vuoksi kriobiologian keskustelu kääntyy usein kysymyksestä ”Voiko jää vahingoittaa soluja?” kysymykseen ”Kuinka paljon rakennetta on jäljellä säilytyksen jälkeen?”. Tämä on todellinen ongelma. Säilytettyä kehoa ei arvioida pelkästään sen perusteella, jäikö vesi jäätyneeksi. Sitä arvioidaan sen perusteella, onko tärkeiden solujen, kalvojen ja signaalien järjestely menetetty peruuttamattomasti.
Tässä on myös syvempi oppi. Jäävaurio ei ole yksiselitteinen tuomio. Se on muuttuva ongelma. Jotkin rakenteet ovat herkempiä kuin toiset. Joissakin jäätymisolosuhteissa on huomattavasti pahempia kuin toisissa. Jotkin vauriot voivat olla periaatteessa korjattavia, erityisesti jos tulevat korjaustyökalut kehittyvät erittäin tarkiksi. Mutta tämä on edelleen mahdollisuus, ei lupaus.
Lukijoille, jotka yrittävät erottaa toiveajattelun toivosta, tämä ero on merkittävä. Kylmäkonservointi voidaan ymmärtää yrityksenä pitää kiinni rakenteesta, kun biologia ei enää pysty hoitamaan tehtäväänsä. Vaara on todellinen. Rajat ovat todelliset. Syy, miksi ihmiset edelleen katsovat tähän tutkimusalaan, on myös totta. Tuleva korjaus tarvitsee löytää riittävästi säilytettyä järjestystä, josta aloittaa. Ilman tätä palautettavaa on liian vähän.
Selkeä vastaus on siis tämä: kylmäkonservointi voi aiheuttaa solutasolla jäävaurioita, koska jäätyminen vetää vettä pois soluista, vääristää kalvoja ja voi rikkoa soluille toiminnallisuuden kannalta välttämättömän rakenteen. Vitrifikaatio pyrkii välttämään nämä vauriot estämällä jääkiteiden muodostumisen, mutta se riippuu täsmällisistä olosuhteista eikä poista epävarmuutta.
Mitä voit nyt ymmärtää, on sanan ”jäävaurio” takana oleva ydinongelma. Kyseessä ei ole vain jäätyneenä oleva vesi. Kyse on muodon, tasapainon ja molekulaarisen järjestyksen menetyksestä solun sisällä. Kun tämä on selvää, kriobiologian kysymys voidaan esittää rehellisesti. Haasteena ei ole se, onko kylmyys vaaratonta. Haasteena on se, onko riittävästi hienovaraisesta rakenteesta säilynyt, jotta tuleva korjaus olisi merkityksellistä.
Tällaisen kysymyksen käsittelyyn The Longer Horizon -projekti on suunniteltu. Yksi selkeä kysymys, jota käsitellään kiireettömästi ja toivoa säilyttäen totuuden rajoissa.
Article by Lea Varga ·