Tím z Univerzity v Minnesote našiel jedinečný spôsob, vďaka ktorému nedochádza po rozmrazení k poškodeniu tkaniva.
Obličky. Zdroj: iStockphoto.com
Tím kryoinžinierov a chirurgov z Univerzity v Minnesote našiel jedinečný spôsob, ako kryogénne zmraziť a rozmraziť orgány potkanov, a zachovať pritom ich životaschopnosť. Vo svojej štúdii publikovanej v časopise Nature Communications vyvinuli metódu, akou dlhodobo uchovať orgány, v tomto prípade obličky, pri ultranízkych teplotách a predísť predchádzajúcim všeobecným problémom pri podobných protokoloch.
Mrazenie orgánov je iné ako mrazenie spermií
Bunkám mráz nevadí, ani keď teploty klesnú na niekoľko stoviek stupňov Celzia pod nulu. Proces mrazenia nie je v medicíne ničím novým, rutinne sa robí pri spermiách a vajíčkach, dokonca celých embryách. Pri orgánoch je to však o niečo zložitejšie. Spermia je na mrazenie ideálna, neobsahuje totižto veľa vody a tvorí ju najmä DNA. Vajíčka, zygoty a embryá obsahujú už viac vody, no našli sme spôsob, ako ich uchovať v kvapalnom dusíku.
Problémom je voda, ktorá s klesajúcou teplotou tuhne do podoby ľadových kryštálov a tie drvia všetko, čo im stojí v ceste. Trhajú jemné organely v cytoplazme na kusy, čo životu nedáva najmenšiu šancu. Akonáhle je voda viazaná do štruktúry, zvanej ľad, v bunke stúpne osmolalita. Cytoplazma sa prakticky vysušuje, mení sa pH, rastie koncentrácia enzýmov, a tak sa niektoré biochemické reakcie urýchlia, iné sa zase spomalia.
Laboratórna myš. Zdroj: iStockphoto.com
V súčasnosti nemôžu lekári ročne použiť asi 20 percent obličiek určených na transplantáciu. Často je to preto, že ich nemožno držať na ľade dlhšie ako niekoľko hodín, k príjemcom sa teda nedostanú včas. Dlhodobé metódy kryokonzervácie, ako je vitrifikácia – ochladzovanie orgánu v kryoprotektívnych látkach tak rýchlo, že sa zabráni tvorbe ľadových kryštálov –, existujú už desaťročia. Najväčším problémom, ktorému však čelíme, je neschopnosť zahriať orgány bez väčšieho poškodenia topiacimi kryštálmi.
Nový protokol na báze nanočastíc
Tím z Minnesoty vyvinul špecializovaný proces, ktorý ohrieva orgán rýchlo a rovnomerne zvnútra, nielen na jeho povrchu. Revolučná metóda využíva nanočastice oxidu železa rozptýlené v roztoku, ktorý prúdi cez krvné cievy orgánu. Nanočastice oxidu železa pôsobia ako malé ohrievače v celom orgáne, keď sú aktivované pomocou neinvazívnych elektromagnetických vĺn. Po opätovnom zahriatí sa nanočastice vymyjú.
Vedcom sa podľa ich protokolu podarilo kryogénne skladovať obličky po dobu 100 dní, potom ich úspešne zahriať, zbaviť kryoprotektívnych tekutín a nanočastíc a transplantovať potkanom. Do mesiaca sa prirodzene obnovili všetky funkcie transplantovaného orgánu bez dodatočných zásahov.
„Počas prvých dvoch až troch týždňov neboli obličky plne funkčné, ale od troch týždňov pracovali, ako mali, a po mesiaci boli v porovnaní s transplantáciou čerstvého orgánu na nerozoznanie,“ uvádza Erik Finger, transplantačný chirurg a profesor chirurgie.
Chirurgické nástroje. Zdroj: iStockphoto.com
Ľudia budú po transplantácii navyše od lekárov dostávať lieky a budú na dialýze, čo pomôže obličkám počas prvých týždňov so zabehnutím sa. „Nič z toho sa s potkanmi nerobilo a stále boli schopné prežiť proces obnovenia plnej funkcie obličiek,“ dodáva Finger.
Vedci chcú posunúť svoj výskum ďalej a vyskúšať protokol na väčších orgánoch – prasacích obličkách. Hoci sa táto metóda skúša na obličkách, jedného dňa ju budú môcť odborníci aplikovať aj na iné transplantované orgány, ktoré budú môcť tiež skladovať na biomedicínsky a farmakologický výskum.
Zdroj: University of Minnesota, Osel.cz, Medicalxpress
(JM)
