Păstrarea organelor pentru transplant vreme îndelungată a fost, timp de decenii, o ambiţie limitată de fragilitatea ţesuturilor la temperaturi foarte joase. Un nou studiu indică faptul că o problemă-cheie ar putea fi depăşită printr-o metodă care reduce riscul de degradare a organelor în timpul îngheţării, ceea ce ar putea prelungi semnificativ perioada în care acestea rămân viabile pentru transplant.
Crioconservarea, păstrarea ţesuturilor biologice la temperaturi sub zero grade, este cercetată de aproape un secol. Ideea e simplă în teorie: dacă s-ar reuşi „oprirea” proceselor biologice fără lezarea structurii ţesuturilor, organele ar putea fi depozitate luni sau chiar ani pentru a fi folosite când apare pacientul potrivit.
În practică, însă, îngheţarea organelor mari a fost împiedicată de două probleme majore: formarea cristalelor de gheaţă, care deteriorează celulele, şi apariţia fisurilor în masă atunci când răcirea e rapidă.
Un moment important a venit în 2023, când cercetători de la Universitatea din Minnesota au reuşit să transplanteze un rinichi crioconservat la şobolan, demonstrând că, cel puţin în principiu, organele pot fi îngheţate şi readuse la funcţionare.
Un nou avans vine acum de la o echipă din cadrul Texas A&M University. Într-un articol publicat recent, autorii descriu o tehnică menită să prevină deteriorarea organelor în timpul crioconservării.
Pentru a evita distrugerea provocată de cristalele de gheaţă, în criobiologie se foloseşte vitrificarea, un proces în care ţesutul este răcit în prezenţa unei soluţii speciale, astfel încât apa să treacă într-o stare asemănătoare sticlei, fără să cristalizeze.
Soluţiile de vitrificare sunt amestecuri apoase cu substanţe crioprotectoare care reduc formarea gheţii, dar pot avea proprietăţi fizice diferite.
Cercetătorii de la Texas A&M au testat diverse compoziţii pentru a înţelege ce caracteristici ale soluţiei influenţează fisurarea organelor în timpul răcirii. Ei s-au concentrat pe temperatura de tranziţie vitroasă, respectiv pragul la care soluţia trece în starea „sticloasă”.
Concluzia principală a studiului este că soluţiile cu temperaturi de tranziţie vitroasă mai ridicate scad probabilitatea apariţiei fisurilor. Cu alte cuvinte, dacă ţesutul ajunge în starea vitroasă la o temperatură mai mare, tensiunile mecanice de răcire generate tind să fie mai mici şi organul are şanse mai bune să rămână intact.
Descoperirea oferă o direcţie practică pentru următorul val de cercetări: proiectarea unor soluţii de vitrificare biocompatibile, care nu afectează celulele şi funcţia organului, şi cu temperaturi de tranziţie vitroasă ridicate.
Autorii subliniază însă că fisurile apărute în organe sunt doar o parte a problemei: soluţiile trebuie să fie şi sigure pentru ţesut, deoarece unele crioprotectoare pot deveni toxice la concentraţii mari.
În acest sens, studiul nu propune încă o soluţie ideală pentru utilizare clinică, ci stabileşte un principiu fizic care poate ghida formularea viitoarelor criosoluţii.
Implicaţiile se extind dincolo de transplantul de organe. Crioconservarea este folosită deja pentru celule, embrioni şi probe biologice, iar îmbunătăţirea controlului asupra vitrificării ar putea ajuta la conservarea biodiversităţii, la stabilizarea vaccinurilor, la dezvoltarea biobăncilor de ţesuturi şi chiar la reducerea risipei alimentare prin prelungirea duratei de viaţă a produselor biologice.
Coautorul cercetării, dr. Guillermo Aguilar, şeful departamentului de inginerie mecanică de la Texas A&M, notează că rezultatele contribuie semnificativ la înţelegerea termodinamicii soluţiilor apoase şi că această cunoaştere ar putea creşte viabilitatea sistemelor biologice, de la celule individuale până la organe întregi.
În ansamblu, cercetarea, publicată în revista Scientific Reports, aduce un progres concret într-o problemă veche de zeci de ani: cum să îngheţi un organ uman mare fără să-l distrugi din punct de vedere mecanic şi structural. Dacă această abordare va fi combinată cu soluţii mai sigure din punct de vedere biologic şi cu protocoale de răcire/încălzire controlate, perspectiva unor „bănci” de organe stocate pe termen lung ar putea deveni, treptat, o realitate în medicina de transplant.
