Araştırmacılar, organ nakli bekleme listelerinden kurtulmaya yardımcı olabilecek, dokuya zarar vermeden kriyoprezervasyona tabi tutulmuş insan ve domuz numunelerinin çabucak çözünmelerini sağlayan bir teknik geliştirdi.
Kriyoprezervasyon, dokuları sıvı nitrojen içerisinde sıcaktan uzun süre koruyabilen ve onları hasar görmeden geri getirebilme yeteneğidir ve bilim adamlarının uzun yıllardır büyük doku numunelerini ve organları uzun süre saklamayı hayal ettiği bir şeydir.
Bilimkurgu romanlarında okuduğumuz hayatı uzatan uygulamalar için değil, daha makul bir şekilde, bu teknoloji, hastanelerin uzun süre organları emniyetli bir şekilde depolamasına izin verebilir.
Şu an ABD’de ortalama 22 kişiden biri organ nakli beklerken her gün hayatını kaybediyor. En büyük zorluklardan birisi organ sıkıntısı değil, organların geri dönüşü olmayan bir şekilde hasar görmeden birkaç saatten daha uzun süre buzda kalamamasıdır.
Yeteri kadar organ bağışı yapıldığında dahi, eşleşen bir alıcı bulma ve organlarını onlara yeteri kadar hızlı ulaştırma konusunda büyük lojistik sorun yaşanıyor bu teknolojinin ise sorunlara çözüm sunuyor.
Her yıl transplantasyon için bağışlanan kalp ve akciğerlerin yüzde 60’ından fazlasının atıldığı, dört saatten fazla bir süre buzda tutulamayacağı ve onlara ihtiyacı olan bir hastaya verilemeyeceği tahmin edilmektedir.
Minnesota Üniversitesi’nden John Bischof başkanlığındaki araştırmacılar “Eğer bu atılmış organların sadece yarısı nakledildiyse, bu organların bekleme listelerinin iki ila üç yıl içinde kapanacağı tahmin ediliyor”
Daha iyi bir çözüm kriyoprezervasyon olabilir doku (-80 ila -190 ) derece civarında muhafaza edilmelidir (-112 ila -310 derece Fahrenhayt). arası.
Önemli kryo-muhafaza tekniklerinden biri vitrifikasyon olup biyolojik numunelerin -160 ° C sıcaklıkta (-256 ° Fahrenhayt) camsı bir halde aşırı soğutulmasını gerektirir. Aslında, vitrifikasyon Alcor gibi cryonics firmaları tarafından insan beyninde zaten kullanılmaktadır.
Vitrifikasyon yoluyla, organlar yıllarca ve potansiyel olarak daha uzun süre saklanabilir; bu şekilde doktorlar mevcut organlar grubunu kurabilir ve bir kalp veya akciğer isteyen herkes için hemen bir tane bulmaları anlamına gelir.
Ancak soğutma kısmını aşağıya çekmeyi başardığımız halde, eritme işlemi buz kristallerinin oluşmasına ve dokuya zarar vermesine ve eritme işlemi sırasında bile çatlamasına neden olabilir.
Geçmişte araştırmacılar, çözülmenin, hacim olarak yaklaşık 1 mL’ye kadar küçük doku numunelerinde çalışabileceğini başarıyla gösterdi. Ancak doku büyüdükçe ve tüm insan organlarının boyutlarına yaklaştığında, şu anki konveksiyon tekniği buz üzerinde yavaş yavaş ısınma bir işe yaramıyor.
Minnesota ekibi, hassas dondurulmuş dokulara zarar vermeden kriyojenik olarak işlenmiş insan ve domuz numunelerini hızla geri ısıtmalarına izin veren yeni bir tekniğin geliştirilmesini duyurarak, bu durumu değiştirmek üzere olduklarını açıkladı.
Bischof, “Herkesin daha büyük bir biyolojik sisteme kadar ölçeklendirmesi ve dokuya zarar vermeden, korunmuş dokuların dakikada yüzlerce Celsius’luk başarılı, hızlı ve tekdüze ısıtılmasının yolu budur” dedi.
Özetle ekip, konveksiyonu kullanmak yerine dokuları aynı hızda bir kerede ısıtmak için nanoparçacıkları kullandı; bu da buz kristallerinin oluşamayacağı anlamına geliyor, bu nedenle zarar görmüyorlar.
Bunu yapmak için araştırmacılar silis kaplı demir oksit nanoparçacıklarını bir çözeltiye karıştırdılar ve harici bir manyetik alan uygulayarak homojen bir ısı üretti.
Daha sonra, yeni nanogüçleme tekniği ve buz üzerinde geleneksel yavaş yavaş ısıtma yöntemleri kullanılarak, 1 ila 50 mL arasında değişen birkaç insan ve domuz dokusu örneğini çözdüler.
Her seferinde, nanoparçacıklarla ısıtılan dokular kontrol numunelerinin aksine herhangi bir hasar belirtisi göstermedi.
Aşağıdaki karşılaştırmayı, kırmızı çizginin solundaki nanowarming grubu ve sağdaki kontrol gruplarıyla görebilirsiniz:
Çözülme sonrasında nanoparçacıklar numuneden başarılı bir şekilde uzaklaştırıldı.
Ekip aynı zamanda, dokusu olmayan 80 mL’lik bir sistemde ısınmayı test etti ve tekniğin ölçeklenebilir olduğunu düşündüren daha küçük numune boyutlarında olduğu gibi aynı kritik ısınma oranlarına ulaştığını gösterdi.
Ekip, “Kısaca, nanowarming, hızlı konvektif ısıtma canlılığı ve 1 mL’de biyomekanik testlerle eşleşir, 50 mL’lik konveksiyonel ısınmadan üstündür ve fiziksel olarak 80 mL’lik sistemlere ölçeklenebilir” diye ekliyor.
“Gelecekte, nanowarming’in büyük dokulara ve organlara 1 litrelik ve muhtemelen ötesine kadar uygulanabileceğine inanıyoruz.” diye ekliyorlar.
Bir dakikadan daha kısa sürede çözülmekte olan bir dokunun videosunu aşağıda görebilirsiniz:
Ekip, aynı üniform ısıtmayı elde etmek için büyük dokuların hatta tüm organların nanopartiküllerin sadece etrafında yerleştirmek yerine enjekte edilmesinin gerektiğini itiraf ediyor ancak bu daha sonra denemek istedikleri bir şey.
Şunuda belirtelim ki ekibin tekniklerinin aslında çoklu doku türlerinin karmaşık düzenlemelerinden oluşan organlar üzerinde çalıştığını, başarıyla göstermediğini not etmek burada önemlidir.
Bu, çok fazla optimizasyon ve düzeltme gerektiren bir şey; bu nedenle, kriyopreservasyondan organları geri getirebilmek için çok uzaktayız. Ancak, bu kadar büyük hacimdeki dokuların kriyoprezervasyon durumundan başarıyla çözüldüğünü ilk defa gördük ve oldukça heyecan verici.
Araştırma, Science Translational Medicine’de yayınlandı.
Kaynak:Tıkla
Bu makaleyi 4 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik
