Ученые сделали значительный шаг к тому, что еще недавно казалось фантастикой, — «заморозили» мозг и после разморозки восстановили его функциональность.
Долгий криосон с последующим пробуждением — действие, без которого невозможно путешествие в далекие уголки Вселенной — становится реальностью и перестает быть лишь сюжетом научной фантастики. Исследователи из Университета Эрлангена-Нюрнберга (Германия) провели заморозку ткани мозга мышей до криогенных температур (ниже — 120°С), и после разморозки выяснили, что нейроны сохранили свою способность передавать электрические импульсы и даже поддерживать процессы, лежащие в основе памяти и обучения.
«Перед началом эксперимента я сам не верил, что это возможно, — делится впечатлениями ведущий автор работы Александр Герман. — Общественное восприятие криосна, возможно, уже пора изменить с “это чистая научная фантастика” на “это реальная долгосрочная научная и инженерная задача”».
Основным врагом криоконсервации — является лед. Кристаллы, образующиеся внутри и между клетками при замерзании, механически повреждают тонкие структуры живой ткани. Однако природа нашла свое решение: например, сибирский тритон углозуб может выживать при температуре минус 50 и годами оставаться в мерзлоте благодаря глицерину — естественному антифризу, который вырабатывает его печень.
Исследователи выбрали другой путь — применили витрификацию. Вместо того чтобы позволить воде кристаллизоваться, они заменили жидкость в ткани специальным раствором криопротекторов (V3) и охладили образцы так быстро, что молекулы застыли в стеклообразном состоянии — твердом, но без образования кристаллической решетки, что означает отсутствие механических повреждений.
Для проведения экспериментов был выбран гиппокамп — часть мозга, отвечающая за память и обучение. Тончайшие срезы гиппокампа мышей пропитывали раствором V3 с постепенно increasing концентрацией, затем быстро охлаждали на медном цилиндре при — 196 и хранили при — 150 от десяти минут до семи дней.
После разморозки структура нейронов осталась сохранной, а электрические записи подтвердили, что клетки передают сигналы по цепям гиппокампа. Но самым впечатляющим стало сохранение долговременной потенциации (LTP) — механизма, при котором часто используемые связи между нейронами избирательно усиливаются. Именно LTP считается клеточной основой процессов обучения и запоминания, и для ее функционирования требуется слаженная работа целого комплекса молекулярных процессов.
Тем не менее, ближайшее применение криозаморозки пока что далеко от межзвездных путешествий. Эта методика позволит сохранять ткани мозга, удаленные во время операций по лечению эпилепсии, для последующего изучения, а также создавать банки нейронных тканей для разработки медикаментов. Масштабирование от тонкого среза до целого органа — особенно в отношении организма — остается отдельной и значительно более сложной задачей. «Наша работа — это доказательство возможности реального применения такой методики в принципе, а не демонстрация криостаза целого организма, — подчеркивает Герман. — Но даже полученные нами результаты уже опровергают распространенное мнение о том, что ткань взрослого мозга слишком хрупка для криоконсервации».
Фото: hi-tech.mail.ru