kryokonservering
kryokonservering, bevarande av celler och vävnad genom frysning.
Schering AG / Getty Images
bisexuell American Chemical Society (en Britannica Publishing Partner)se alla videor för den här artikeln
kryopreservering baseras på förmågan hos vissa små molekyler att komma in i celler och förhindra uttorkning och bildning av intracellulära iskristaller, vilket kan orsaka celldöd och förstörelse av cellorganeller under frysprocessen. Två vanliga kryoskyddande medel är dimetylsulfoxid (DMSO) och glycerol. Glycerol används främst för kryoskydd av röda blodkroppar, och DMSO används för skydd av de flesta andra celler och vävnader. Ett socker som kallas trehalos, som förekommer i organismer som kan överleva extrem uttorkning, används för frystorkningsmetoder för kryokonservering. Trehalos stabiliserar cellmembran, och det är särskilt användbart för bevarande av spermier, stamceller och blodceller.
de flesta system för cellulär kryokonservering använder en frys med kontrollerad hastighet. Detta fryssystem levererar flytande kväve i en sluten kammare i vilken cellsuspensionen placeras. Noggrann övervakning av frysningshastigheten hjälper till att förhindra snabb cellulär uttorkning och iskristallbildning. I allmänhet tas cellerna från rumstemperatur till approximativt -90 C (-130 F) i en frys med kontrollerad hastighet. Den frysta cellsuspensionen överförs sedan till en frys med flytande kväve som hålls vid extremt kalla temperaturer med kväve i antingen ångan eller vätskefasen. Kryokonservering baserad på frystorkning kräver inte användning av frysar med flytande kväve.
en viktig tillämpning av kryopreservering är frysning och lagring av hematopoietiska stamceller, som finns i benmärgen och perifert blod. Vid autolog benmärgsräddning samlas hematopoietiska stamceller från patientens benmärg före behandling med högdos kemoterapi. Efter behandlingen tinas patientens kryokonserverade celler och infunderas tillbaka i kroppen. Denna procedur är nödvändig, eftersom högdoskemoterapi är extremt giftig för benmärgen. Förmågan att kryopreservera hematopoietiska stamceller har kraftigt förbättrat resultatet för behandling av vissa lymfom och solida tumörmaligniteter. När det gäller patienter med leukemi är deras blodkroppar cancerösa och kan inte användas för autolog benmärgsräddning. Som ett resultat är dessa patienter beroende av kryokonserverat blod som samlas in från navelsträngen hos nyfödda barn eller på kryokonserverade hematopoietiska stamceller erhållna från givare. Sedan slutet av 1990-talet har det erkänts att hematopoietiska stamceller och mesenkymala stamceller (härledda från embryonal bindväv) kan differentieras till skelett-och hjärtmuskelvävnader, nervvävnad och ben. Idag finns det ett stort intresse för tillväxten av dessa celler i vävnadsodlingssystem, liksom för kryokonservering av dessa celler för framtida terapi för en mängd olika störningar, inklusive störningar i nervsystemet och muskelsystemen och sjukdomar i lever och hjärta.
Encyklopedi Av Brasilien, Inc.
kryokonservering används också för att frysa och lagra mänskliga embryon och spermier. Det är särskilt värdefullt för frysning av extra embryon som genereras genom in vitro fertilisering (IVF). Ett par kan välja att använda cyropreserverade embryon för senare graviditeter eller om IVF misslyckas med färska embryon. I processen med frusen embryoöverföring tinas embryona och implanteras i kvinnans livmoder. Fryst embryoöverföring är förknippad med en liten men signifikant ökning av risken för barncancer bland barn födda från sådana embryon.
djup hypotermi, en form av mild kryokonservering som används hos mänskliga patienter, har betydande tillämpningar. En vanlig användning av induktion av djup hypotermi är för komplexa kardiovaskulära kirurgiska ingrepp. Efter att patienten har placerats på Fullständig kardiopulmonell bypass, med hjälp av en hjärt-lungmaskin, passerar blodet genom en kylkammare. Kontrollerad kylning av patienten kan nå extremt låga temperaturer på cirka 10-14 C (50-57 f). Denna mängd kylning stoppar effektivt all cerebral aktivitet och ger skydd för alla vitala organ. När denna extrema kylning har uppnåtts kan hjärt-lungmaskinen stoppas och kirurgen kan korrigera mycket komplexa aorta-och hjärtfel under cirkulationsstopp. Under denna tid cirkulerar inget blod i patienten. Efter att operationen har slutförts värms blodet gradvis i samma värmeväxlare som används för kylning. Gradvis uppvärmning tillbaka till normala kroppstemperaturer resulterar i återupptagande av normala hjärn-och organfunktioner. Denna djupa hypotermi är dock långt ifrån frysning och långvarig kryokonservering.
celler kan leva mer än ett decennium om de är ordentligt frysta. Dessutom kan vissa vävnader, såsom parathyroidkörtlar, vener, hjärtventiler och aortavävnad, framgångsrikt kryokonserveras. Frysning används också för att lagra och upprätthålla långsiktig livskraft hos tidiga mänskliga embryon, ägg (ägg) och spermier. Frysprocedurerna som används för dessa vävnader är väl etablerade, och i närvaro av kryoskyddande medel kan vävnaderna lagras under långa tidsperioder vid temperaturer på -14 kcal C (6,8 kcal f).
forskning har visat att hela djur som frysts i frånvaro av kryoskyddande medel kan ge livskraftiga celler som innehåller intakt DNA vid upptining. Till exempel har kärnor av hjärnceller från hela möss som lagrats vid -20 C (-4 F) i mer än 15 år använts för att generera linjer av embryonala stamceller. Dessa celler användes därefter för att producera muskloner.