Учёные "пробивают лёд" в криоконсервации органов
После десятилетий исследований учёные полагают, что прорыв в сохранении органов для трансплантации уже близок.
Сердце или лёгкие остаются жизнеспособными для пересадки лишь 6 часов, после чего начинается их деградация. Поджелудочная железа или печень становятся непригодными после 12 часов хранения, а почка может находиться вне тела менее 30 часов. Эти временные ограничения создают огромные логистические проблемы, и многие органы в итоге пропадают.
Одна из главных проблем долгосрочного хранения — рост кристаллов льда. При заморозке расширяющиеся ледяные кристаллы повреждают клетки необратимо. Поэтому изъятые у донора органы охлаждают, но не замораживают, что даёт им лишь несколько часов жизни.
"Возможность заморозить органы, а затем разморозить их, не повредив, стала бы революцией для спасения жизней", — говорит профессор Идо Браславски из Института биохимии, пищевых наук и питания Еврейского университета в Иерусалиме.
Совершенствование криоконсервации (процесса сохранения клеток, тканей и органов при температурах ниже нуля) позволит создать долгосрочные банки органов и эффективно подбирать доноров для пациентов.
Профессор Браславски — один из ведущих исследователей в этой области. Вместе с командой и в сотрудничестве с профессором Питером Дэвисом из Университета Квинс в Канаде он изучает антифризные белки — тип белков, связывающихся со льдом, которые помогают организмам сопротивляться замерзанию.
Эти белки были открыты около 50 лет назад у антарктических рыб и существуют у холодоустойчивых рыб, растений, насекомых и микроорганизмов. Они активно ингибируют образование и рост кристаллов льда, причём эффективны даже в очень низких концентрациях.
"Мы исследуем взаимодействие белков, связывающихся со льдом, с кристаллами льда. Для этого мы разработали специализированный микроскоп с охлаждающим столиком, позволяющий контролировать температуру с точностью до миллиградуса. Используя флуоресцентную метку, мы можем видеть, где находятся белки, и наблюдать за ростом и таянием льда в их присутствии", — объясняет Браславски.
Его команда показала, что эти белки необратимо связываются со льдом, что объясняет механизм остановки роста льда — загадку, десятилетиями занимавшую учёных. Исследования, опубликованные в Langmuir и RSC Advances в 2015 году, показали, что белки насекомых эффективнее ингибируют рост льда, чем белки рыб, но белки рыб связываются со льдом быстрее. Это открытие может быть ключевым для использования белков в качестве криопротекторов.
"Рост льда — серьёзная проблема и для замороженных продуктов", — отмечает Браславски, чья команда также работает над внедрением этих белков в пищевую промышленность. — "Они могут позволить контролировать лёд в замороженной пище. Некоторые производители уже начали их использовать".
Пионерская работа Браславски теперь расширяется до разработки методов криоконсервации, которые позволят оживлять клетки и ткани, восстанавливая их форму и функцию.
Исследования поддерживаются Европейским исследовательским советом (ERC), Седьмой рамочной программой ЕС (FP7) и Фондом науки Израиля (ISF).
Криоконсервация — главная цель Альянса по сохранению органов (OPA), американской НКО, основанной в 2014 году. Организация заявляет, что эта цель впервые достижима.
В прошлом году в Калифорнии прошёл первый глобальный Саммит по банкам органов, собравший ведущих учёных, инвесторов и политиков. За ним последовало объявление Министерства обороны США о первых в истории государственных грантах, направленных на создание банков органов.
"Последние разработки в методологии криобиологии и использование материалов со специфическим взаимодействием с кристаллами льда, таких как антифризные белки, открывают возможность для значительного прогресса в криоконсервации клеток и органов", — заключает профессор Браславски.