crioprezervare

crioprezervare, conservarea celulelor și a țesuturilor prin îngheț.

citiți mai multe despre acest subiect

Sir Ian Wilmut: Educație și crioconservare cercetare

Wilmut a fost crescut în Coventry, un oraș din județul istoric englez Warwickshire și a urmat Colegiul Agricol de la universitate…

crioconservarea se bazează pe capacitatea anumitor molecule mici de a intra în celule și de a preveni deshidratarea și formarea cristalelor de gheață intracelulare, care pot provoca moartea celulelor și distrugerea organelor celulare în timpul procesului de îngheț. Doi agenți crioprotectori comuni sunt dimetil sulfoxidul (DMSO) și glicerolul. Glicerolul este utilizat în principal pentru crioprotecția celulelor roșii din sânge, iar DMSO este utilizat pentru protecția majorității celorlalte celule și țesuturi. Un zahăr numit trehaloză, care apare în organisme capabile să supraviețuiască deshidratării extreme, este utilizat pentru metodele de crioconservare prin liofilizare. Trehaloza stabilizează membranele celulare și este deosebit de utilă pentru conservarea spermei, a celulelor stem și a celulelor sanguine.

majoritatea sistemelor de crioconservare celulară utilizează un congelator cu rată controlată. Acest sistem de congelare furnizează azot lichid într-o cameră închisă în care este plasată suspensia celulară. Monitorizarea atentă a ratei de înghețare ajută la prevenirea deshidratării celulare rapide și a formării cristalelor de gheață. În general, celulele sunt prelevate de la temperatura camerei până la aproximativ -90 centimetric c (-130 Centimetric F) într-un congelator cu viteză controlată. Suspensia de celule congelate este apoi transferată într-un congelator cu azot lichid menținut la temperaturi extrem de scăzute, cu azot fie în vapori, fie în faza lichidă. Crioconservarea bazată pe liofilizare nu necesită utilizarea congelatoarelor cu azot lichid.

o aplicație importantă a crioconservării este în înghețarea și depozitarea celulelor stem hematopoietice, care se găsesc în măduva osoasă și sângele periferic. În salvarea autologă a măduvei osoase, celulele stem hematopoietice sunt colectate din măduva osoasă a pacientului înainte de tratamentul cu chimioterapie cu doze mari. După tratament, celulele crioprezervate ale pacientului sunt dezghețate și infuzate înapoi în organism. Această procedură este necesară, deoarece chimioterapia cu doze mari este extrem de toxică pentru măduva osoasă. Capacitatea de a crioprezerva celulele stem hematopoietice a îmbunătățit foarte mult rezultatul pentru tratamentul anumitor limfoame și tumori maligne solide. În cazul pacienților cu leucemie, celulele lor sanguine sunt canceroase și nu pot fi utilizate pentru salvarea măduvei osoase autologe. Ca urmare, acești pacienți se bazează pe sângele crioprezervat colectat din cordoanele ombilicale ale nou-născuților sau pe celulele stem hematopoietice crioprezervate obținute de la donatori. De la sfârșitul anilor 1990 s-a recunoscut că celulele stem hematopoietice și celulele stem mezenchimale (derivate din țesutul conjunctiv embrionar) sunt capabile să se diferențieze în țesuturile musculare scheletice și cardiace, țesutul nervos și osul. Astăzi există un interes intens în creșterea acestor celule în sistemele de cultură tisulară, precum și în crioconservarea acestor celule pentru terapia viitoare pentru o mare varietate de tulburări, inclusiv tulburări ale sistemului nervos și muscular și boli ale ficatului și inimii.

crioprezervarea este, de asemenea, utilizată pentru înghețarea și depozitarea embrionilor umani și a spermei. Este deosebit de valoros pentru înghețarea embrionilor suplimentari care sunt generați prin fertilizarea in vitro (FIV). Un cuplu poate alege să utilizeze embrioni ciroprezervați pentru sarcini ulterioare sau în cazul în care FIV eșuează cu embrioni proaspeți. În procesul de transfer de embrioni congelați, embrionii sunt dezghețați și implantați în uterul femeii. Transferul de embrioni congelați este asociat cu o creștere mică, dar semnificativă a riscului de cancer la copii în rândul copiilor născuți din astfel de embrioni.

hipotermia profundă, o formă de crioconservare ușoară utilizată la pacienții umani, are aplicații semnificative. O utilizare obișnuită a inducerii hipotermiei profunde este pentru proceduri chirurgicale cardiovasculare complexe. După ce pacientul a fost plasat pe bypass cardiopulmonar complet, folosind o mașină inimă-plămân, sângele trece printr-o cameră de răcire. Răcirea controlată a pacientului poate atinge temperaturi extrem de scăzute în jurul valorii de 10-14 int.c (50-57 Int. F). Această cantitate de răcire oprește efectiv toată activitatea cerebrală și oferă protecție tuturor organelor vitale. Când s-a obținut această răcire extremă, aparatul inimă-plămân poate fi oprit, iar chirurgul poate corecta defectele aortice și cardiace foarte complexe în timpul stopului circulator. În acest timp, nu circulă sânge în interiorul pacientului. După terminarea operației, sângele este încălzit treptat în același schimbător de căldură utilizat pentru răcire. Încălzirea treptată înapoi la temperaturile normale ale corpului duce la reluarea funcțiilor normale ale creierului și organelor. Cu toate acestea, această hipotermie profundă este departe de îngheț și crioconservare pe termen lung.

celulele pot trăi mai mult de un deceniu dacă sunt înghețate corespunzător. În plus, anumite țesuturi, cum ar fi glandele paratiroide, venele, valvele cardiace și țesutul aortic, pot fi crioconservate cu succes. Congelarea este, de asemenea, utilizată pentru a stoca și menține viabilitatea pe termen lung a embrionilor umani timpurii, a ovulelor (ouălor) și a spermei. Procedurile de congelare utilizate pentru aceste țesuturi sunt bine stabilite și, în prezența agenților crioprotectori, țesuturile pot fi depozitate pe perioade lungi de timp la temperaturi de -14 ct (6,8 CTF).

cercetările au arătat că animalele întregi înghețate în absența agenților crioprotectori pot produce celule viabile care conțin ADN intact la decongelare. De exemplu, nucleele celulelor creierului de la șoareci întregi depozitați la -20 ct (-4 CTF) pentru mai mult de 15 ani au fost utilizați pentru a genera linii de celule stem embrionare. Aceste celule au fost ulterior utilizate pentru a produce clone de șoarece.