Kryosäilytys
Kryosäilytys, solujen ja kudosten säilyminen pakastamalla.
Schering AG/Getty Images
© American Chemical Society (A Britannica Publishing Partner)Katso kaikki tämän artikkelin videot
kryopreservaatio perustuu tiettyjen pienten molekyylien kykyyn päästä soluihin ja estää dehydraatiota ja solunsisäisten jääkiteiden muodostumista, mikä voi aiheuttaa solukuoleman ja solun organellien tuhoutumisen jäätymisprosessin aikana. Kaksi yleistä kryoprotektiivista ainetta ovat dimetyylisulfoksidi (DMSO) ja glyseroli. Glyserolia käytetään pääasiassa punasolujen kryosuojaukseen, ja DMSO: ta käytetään useimpien muiden solujen ja kudosten suojaamiseen. Trehaloosi-nimistä sokeria, jota esiintyy eliöissä, jotka kykenevät selviämään äärimmäisestä nestehukasta, käytetään kylmäkuivausmenetelmiin kylmäsäilytyksessä. Trehaloosi stabiloi solukalvoja, ja se on erityisen hyödyllinen sperman, kantasolujen ja verisolujen säilyttämisessä.
useimmissa solujen kryosäilytysjärjestelmissä käytetään kontrolloitua pakastinta. Tämä jäätymisjärjestelmä toimittaa nestemäistä typpeä suljettuun kammioon, johon solususpensio asetetaan. Jäätymisnopeuden huolellinen seuranta auttaa ehkäisemään solujen nopeaa kuivumista ja jääkiteiden muodostumista. Yleensä solut otetaan huoneenlämmöstä noin -90 °C (-130 °F) kontrolloidussa pakastimessa. Jäätynyt solususpensio siirretään sitten neste-typpi-pakastimeen, jota pidetään erittäin kylmässä lämpötilassa typen ollessa joko höyryssä tai nestefaasissa. Kylmäkuivaukseen perustuva kryosäilytys ei vaadi nestetyppipakastimien käyttöä.
tärkeä kryosäilytyksen käyttökohde on luuytimessä ja ääreisveressä olevien hematopoieettisten kantasolujen pakastaminen ja varastointi. Autologisessa luuydinpelastuksessa hematopoieettiset kantasolut kerätään potilaan luuytimestä ennen suuriannoksisen solunsalpaajahoidon aloittamista. Hoidon jälkeen potilaan kryopreservoidut solut sulatetaan ja infusoidaan takaisin kehoon. Tämä menettely on tarpeen, koska suuriannoksinen kemoterapia on erittäin myrkyllistä luuytimelle. Kyky kryopreservoida hematopoieettisia kantasoluja on parantanut huomattavasti tiettyjen lymfoomien ja kiinteiden kasvainmaligniteettien hoitotuloksia. Leukemiapotilaiden verisolut ovat syöpäpotilaita, eikä niitä voida käyttää autologiseen luuytimen pelastamiseen. Tämän seurauksena nämä potilaat luottavat vastasyntyneiden napanuorista kerättyyn kryosäilöivään vereen tai luovuttajilta saatuihin kryosäilöiviin hematopoieettisiin kantasoluihin. 1990-luvun lopulta lähtien on tunnustettu, että hematopoieettiset kantasolut ja mesenkymaaliset kantasolut (peräisin alkion sidekudoksesta) pystyvät erilaistumaan luuston ja sydämen lihaskudoksiksi, hermokudoksiksi ja luuksi. Nykyään ollaan erittäin kiinnostuneita näiden solujen kasvusta kudosviljelyjärjestelmissä sekä näiden solujen kylmäsäilytyksestä monien erilaisten häiriöiden, mukaan lukien hermoston ja lihasjärjestelmien häiriöt sekä maksan ja sydämen sairaudet, tulevaa hoitoa varten.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Kryosäilytystä käytetään myös ihmisalkioiden ja sperman pakastamiseen ja säilyttämiseen. Se on erityisen arvokas pakastettaessa ylimääräisiä alkioita, jotka syntyvät koeputkihedelmöityksessä (IVF). Pari voi halutessaan käyttää kyropreservoituja alkioita myöhemmissä raskauksissa tai siinä tapauksessa, että IVF epäonnistuu tuoreilla alkioilla. Pakastetun alkionsiirron yhteydessä alkiot sulatetaan ja istutetaan naisen kohtuun. Pakastettuun alkionsiirtoon liittyy pieni mutta merkittävä lapsuusiän syöpäriskin kasvu tällaisista alkioista syntyneillä lapsilla.
syvä hypotermia, eräs ihmispotilaiden lievä kylmäsäilytys, on merkittävä käyttökohde. Yleinen käyttö induktio syvä hypotermia on monimutkaisia sydän-ja kirurgisia toimenpiteitä. Kun potilas on asetettu sydänkeuhkokoneella täydelliseen kardiopulmonaaliseen ohitusleikkaukseen, veri kulkee jäähdytyskammion läpi. Potilaan hallittu jäähdytys voi saavuttaa erittäin alhaiset noin 10-14 °C (50-57 °F) lämpötilat. Tämä jäähdytys estää tehokkaasti kaiken aivotoiminnan ja suojaa kaikkia elintärkeitä elimiä. Kun tämä äärimmäinen jäähdytys on saavutettu, sydän-keuhko-kone voidaan pysäyttää, ja kirurgi voi korjata hyvin monimutkaisia aortan ja sydämen vikoja verenkiertoelimistön pysähtymisen aikana. Tänä aikana potilaan sisällä ei kierrä verta. Leikkauksen jälkeen veri lämmitetään vähitellen samassa lämmönvaihtimessa, jota käytetään jäähdytykseen. Asteittainen lämpeneminen takaisin normaaliin ruumiinlämpöön johtaa normaalien aivojen ja elinten toimintojen palautumiseen. Tämä syvällinen hypotermia on kuitenkin kaukana jäätymisestä ja pitkäaikaisesta syväjäädytyksestä.
solut voivat elää yli vuosikymmenen, jos ne pakastetaan oikein. Lisäksi tietyt kudokset, kuten lisäkilpirauhaset, laskimot, sydänläpät ja aortan kudos, voidaan onnistuneesti kryopreservoida. Pakastamista käytetään myös varhaisten ihmisalkioiden, munasolujen ja sperman pitkän aikavälin elinkelpoisuuden säilyttämiseen ja ylläpitämiseen. Näiden kudosten jäädytysmenetelmät ovat vakiintuneet, ja kryosuojaavien aineiden läsnä ollessa kudoksia voidaan varastoida pitkiäkin aikoja -14 °C: n (6,8 °F) lämpötilassa.
tutkimukset ovat osoittaneet, että kokonaiset eläimet, jotka ovat jäätyneet ilman kryosuojaavia aineita, voivat sulatettaessa tuottaa elinkelpoisia soluja, jotka sisältävät ehjää DNA: ta. Esimerkiksi kokonaisten hiirten aivosolujen tumia, joita on varastoitu yli 15 vuoden ajan -20 °C: ssa (-4 °F), on käytetty alkion kantasolujen muodostamiseen. Näitä soluja käytettiin myöhemmin hiirikloonien tuottamiseen.