Hidegkonzerválás, sejtek és szövetek fagyasztással történő megőrzése.
Sir Ian Wilmut: Oktatási és fagyasztómegőrzési kutatások
Wilmutot Coventry-ben nevelték fel, egy városban, a történelmi angol megyei Warwickshire megyében, és az egyetem mezőgazdasági főiskoláján járt.
A hidegkonzerváció bizonyos kis molekulák azon képességén alapszik, hogy belépjenek a sejtekbe, és megakadályozzák a kiszáradást és az intracelluláris jégkristályok képződését, ami a sejtek elpusztulását és a sejtszerveket elpusztíthatja a fagyasztási folyamat során. Két általános krioprotektív szer a dimetil-szulfoxid (DMSO) és a glicerin. A glicerint elsősorban a vörösvértestek védettségére, a DMSO-t pedig a legtöbb más sejt és szövet védelmére használják. A trehalóznak nevezett cukor, amely olyan szervezetekben fordul elő, amelyek képesek túlélni a szélsőséges dehidrációt, a hidegkonzerváció fagyasztva szárításos módszereiben használhatók. A trehalóz stabilizálja a sejtmembránokat, és különösen hasznos sperma, őssejtek és vérsejtek megőrzéséhez.
A celluláris hidegkonzerváció legtöbb rendszere szabályozott sebességű fagyasztót használ. Ez a fagyasztórendszer folyékony nitrogént szállít egy zárt kamrába, amelybe a sejtszuszpenziót helyezik. A fagyás sebességének gondos ellenőrzése segít megelőzni a sejtek gyors kiszáradását és a jégkristályok képződését. Általában a sejteket szobahőmérsékletről körülbelül –90 ° C-ra (–130 ° F) tartjuk szabályozott sebességű fagyasztóban. A fagyasztott sejtszuszpenziót ezután egy folyékony-nitrogén fagyasztóba helyezzük, amelyet rendkívül hideg hőmérsékleten tartunk nitrogén mellett akár gőzben, akár folyadékban. A fagyasztva szárításon alapuló hidegkonzerváláshoz nem szükséges folyékony-nitrogén fagyasztók használata.
A hidegkonzerválás fontos alkalmazása a csontvelőben és a perifériás vérben található hematopoietikus őssejtek fagyasztása és tárolása. Az autológ csontvelő-mentésben a vérképzéses őssejteket összegyűjtik a beteg csontvelőjéből a nagy dózisú kemoterápiás kezelés előtt. A kezelés után a beteg hűtőben tartósított sejtjeit kiolvasztják és visszafecskendezik a testbe. Ez az eljárás szükséges, mivel a nagy dózisú kemoterápia rendkívül mérgező a csontvelőre. A vérképző őssejtek kriokonzerváló képessége jelentősen javította bizonyos limfómák és szilárd daganatos rosszindulatú daganatok kezelésének eredményét. Leukémiában szenvedő betegek vérsejtjei rákosak és nem használhatók fel autológ csontvelő megmentésre. Ennek eredményeként ezek a betegek az újszülöttek köldökzsinórjaiból gyűjtött hidegkonzervált vérre vagy donoroktól kapott hidegenkonzervált vérképző test őssejtekre támaszkodnak. Az 1990-es évek vége óta felismerték, hogy a vérképző őssejtek és a mezenchimális őssejtek (az embrionális kötőszövetből származnak) képesek megkülönböztetni a csontváz és a szív izomszövetét, idegszövetét és csontját. Manapság fokozott érdeklődés mutatkozik ezen sejtek szövettenyésztési rendszerekben történő növekedése iránt, valamint ezen sejtek hidegkonzerválása miatt a jövőbeni terápiában sokféle rendellenesség, ideértve az ideg- és izomrendszeri rendellenességeket, valamint a máj és a szív betegségei iránt..
A hidegkonzervációt az emberi embriók és spermiumok fagyasztására és tárolására is használják. Különösen értékes az in vitro megtermékenyítés során keletkező extra embriók fagyasztása szempontjából. Pár dönthet úgy, hogy ciprusmegőrzött embriókat használ későbbi terhességek esetén, vagy abban az esetben, ha az IVF meghiúsul friss embriókkal. A fagyasztott embrióátadás során az embriókat megolvasztják és beültetik a nő méhébe. A fagyasztott embrióátvitel az ilyen embriókból született gyermekek körében a gyermekkori rák kismértékű, de jelentős növekedésével jár.
Az mély hipotermia, az emberi betegekben alkalmazott enyhe hidegkonzerváció egyik formája, jelentős alkalmazásokkal rendelkezik. Az mély hipotermia indukciójának általános módja a komplex kardiovaszkuláris műtétek. Miután a pácienst teljes szívpálya-bypass-ra helyezte egy szív-tüdő készülékkel, a vér átjut a hűtőkamrán. A beteg ellenőrzött hűtése rendkívül alacsony hőmérsékletet, 10–14 ° C (50–57 ° F) hőmérsékletet érhet el. Ez a mennyiségű hűtés hatékonyan leállítja az összes agyi tevékenységet, és védelmet nyújt minden létfontosságú szerv számára. Amikor ezt a szélsőséges hűtést elérték, a szív-tüdő gépet le lehet állítani, és a sebész keringési leállás során kijavíthatja a nagyon összetett aorta és szív rendellenességeket. Ezen idő alatt a vér nem áramlik a beteg belsejében. A műtét befejezése után a vért fokozatosan melegítik ugyanabban a hőcserélőben, amelyet a hűtéshez használtak. A normál testhőmérsékletre történő fokozatos felmelegedés az agy és a szerv normál működésének visszatérését eredményezi. Ez a mély hipotermia azonban messze távol áll a fagyasztástól és a hosszú távú hidegkonzervációtól.
A sejtek több mint egy évtizede élhetnek, ha megfelelően fagyasztják. Ezenkívül bizonyos szövetek, például mellékpajzsmirigyek, erek, szívszelepek és az aorta szövet sikeresen megőrizhetők. A fagyasztást a korai emberi embriók, petesejtek (petesejtek) és sperma hosszú távú életképességének tárolására és fenntartására is felhasználják. Az e szövetekhez alkalmazott fagyasztási eljárások jól beválták, és hidegvédő szerek jelenlétében a szöveteket hosszú ideig −14 ° C (6,8 ° F) hőmérsékleten lehet tárolni.
A kutatások kimutatták, hogy krioprotektív szerek hiányában fagyasztott egész állatok megolvasztásakor érintetlen DNS-t tartalmazó életképes sejteket hozhatnak létre. Például egész egerekből származó agysejtek magjait, amelyek −20 ° C (–4 ° F) hőmérsékleten tárolják több mint 15 éve, embrionális őssejtek vonalainak előállításához használták. Ezeket a sejteket később egér klónok előállításához használták.
