L'idea di congelare criogenicamente una persona per preservare il proprio corpo fino a molti anni nel futuro è stata a lungo un punto fermo delle storie di fantascienza. Però, la necessità di conservare in modo affidabile materiali biologici come cellule o tessuti è una preoccupazione comune per la ricerca scientifica e, sempre più, anche per la società.

Che sia il buio, soffocante mare profondo o la scottatura, piscine termali spumeggianti, la vita trova il modo di chiamarla casa. Così, non è una sorpresa che i pesci che vivono nelle gelide acque dell'Artico e dell'Antartico possano fornire l'ispirazione per una nuova generazione di molecole crioprotettore.

Il pesce, e altri estremofili a basse temperature, producono proteine ​​in grado di riconoscere e legarsi al ghiaccio mentre si forma, agendo come un antigelo. I cristalli di ghiaccio possono fare molti danni al corpo, dal causare l'aggregazione delle proteine ​​all'indebolimento delle strutture che tengono insieme i tessuti.

Ciò ha portato il professor Matthew Gibson della Warwick University nel Regno Unito a tentare di ricreare le capacità delle proteine ​​che legano il ghiaccio utilizzando polimeri sintetici. Questi hanno il vantaggio di essere più facili da regolare o "regolare" per soddisfare il loro scopo e da produrre su larga scala.

"Possiamo renderlo un po' più sintonizzabile dato che hai letteralmente migliaia di monomeri diversi che potresti usare per creare un polimero, " ha detto. "Il nostro obiettivo era, se possiamo imitare alcune di queste proprietà, applicarli per migliorare o cambiare il modo in cui congeliamo le cellule."

Attraverso il progetto CRYOSTEM, Il Prof. Gibson ha testato questi polimeri aggiungendoli a campioni di cellule staminali del midollo osseo, che sono spesso congelati quando vengono trasportati per un trapianto. Il sistema attuale prevede l'aggiunta di solventi per proteggere le celle durante il congelamento. Però, non è l'ideale. Una parte significativa delle cellule non sopravvive e il solvente stesso può influenzarle.

Il Prof. Gibson è stato in grado di dimostrare che i suoi polimeri possono diminuire la quantità di solvente necessaria per la crioconservazione, riducendo il danno arrecato alle cellule. Questo approccio potrebbe anche aiutare la ricerca biomedica, consentendo agli scienziati di immagazzinare e scongelare in modo più affidabile una gamma più ampia di cellule in laboratorio.

Ora sta espandendo questo lavoro attraverso il progetto ICE PACK per applicare polimeri crioprotettori al crescente campo dei trattamenti biologici. I prodotti farmaceutici tradizionali sono in genere piccole molecole che possono essere messe in forma di compresse e rimarranno stabili nell'armadietto dei medicinali per mesi. Ora, sempre più dei moderni farmaci più venduti sono proteine, come anticorpi per trattare l'artrite o il cancro, che devono essere conservati con molta più attenzione.

Ancora più delicate sono le terapie cellulari come le cellule T CAR, che sono cellule immunitarie modificate usate per curare il cancro. Al momento, le terapie cellulari sono rare e molto costose, ma in futuro, possono diventare più comuni.

"Hanno un processo piuttosto complesso, dove vengono raccolti dal donatore e quindi devono essere modificati, congelamento e spedizione, " ha detto il prof. Gibson. "Tutto quello che puoi fare per assicurarti che siano protetti nel miglior modo possibile, o facilitare la catena del freddo, avrà un grande (effetto sul) risultato del paziente."

L'ultimo sogno

Rimpicciolisci le singole proteine ​​o cellule e l'immagine diventa ancora più complicata.

"Il ghiaccio può formarsi all'interno e all'esterno della cellula. A seconda di dove si forma il ghiaccio, è distruttivo per le strutture cellulari o le strutture extracellulari, ad esempio la matrice extracellulare in cui sono incorporate le cellule, ", ha affermato il professor Ilja Voets dell'Università di tecnologia di Eindhoven nei Paesi Bassi.

La sfida del congelamento di campioni di tessuto è un'altra area in cui gli analoghi delle proteine ​​che legano il ghiaccio potrebbero essere d'aiuto. Nell'ambito del progetto PROTECT, Il prof. Voets è particolarmente interessato al congelamento e allo scongelamento di cellule e tessuti cardiaci. Attualmente, solo circa la metà delle cellule è utilizzabile dopo il congelamento quando si studiano le colture in laboratorio. Questo diventa ancora più difficile quando si studiano campioni di tessuto.

"Tipicamente, le condizioni di conservazione sono ottimali per un tipo di cellula (all'interno del tessuto cardiaco), ma non per gli altri tipi, o meno per il tessuto nel suo insieme, " ha detto. È una grande sfida, ma gli analoghi proteici che legano il ghiaccio non devono preservare perfettamente il tessuto per essere utili. "C'è una capacità rigenerativa molto forte dei tessuti. Quindi in alcuni casi, se il danno è modesto, allora il tessuto può ripararsi da solo e può ancora essere utilizzato."

Voets sta usando la microscopia ad altissima risoluzione per capire come diversi tipi di analoghi proteici che legano il ghiaccio siano in grado di prevenire la formazione di ghiaccio. Ciò contribuirà a creare versioni migliorate in grado di ridurre le lesioni da congelamento ai tessuti.

Il potenziale per depositare in modo affidabile i propri campioni di tessuto, da scongelare se necessario in futuro, è "uno degli ultimi sogni, " ha detto Voet.

"Supponiamo che qualcuno abbia un infarto (una regione di cellule morte), sarai in grado di trapiantare il tessuto cardiaco da quel paziente molto specifico perché lo hai accumulato. Sarà fantastico, e potrebbe anche ridurre il rischio di rigetto. Ci sono molte cose che potremmo guadagnare dall'essere in grado di mettere in banca più tipi di cellule e tessuti".

I progressi nella crioconservazione stanno già avendo un impatto sulla società. Alcune aziende, principalmente negli Stati Uniti, offrire servizi di congelamento delle uova come vantaggio ai dipendenti che vogliono ritardare la nascita di un figlio. Ciò essenzialmente rinvia il processo decisionale su come allineare le esigenze concorrenti di avanzamento professionale e assistenza all'infanzia, dice il professor Thomas Lemke, dell'Università Goethe in Germania. "Questo è ciò che viene spesso chiamato una soluzione tecnologica per un problema sociale, " Egli ha detto.

Questa correzione tecnologica pone un ulteriore onere sull'individuo per adattarsi in modo che la società non abbia bisogno di cambiare. Il prof. Lemke ha affermato che esiste il pericolo reale che possa diventare un'aspettativa della società. La crioconservazione potrebbe diventare la polizza assicurativa definitiva. Le aziende private offrono già servizi bancari per il sangue del cordone ombelicale, che è ricco di cellule staminali. Forse in futuro, saremo anche in grado di mettere in banca il tessuto cardiaco.

Il prof. Lemke sta studiando gli impatti sociali di questa "vita sospesa, "come lo chiama lui, in tutta Europa attraverso il progetto CRYOSOCIETIES. Sta esaminando come si sono sviluppate le pratiche di crioconservazione e come influenzano il nostro processo decisionale.

Mentre le società hanno spesso associato la freddezza con la morte, la crioconservazione crea nuove opportunità dalle cure mediche alla biodiversità.

"Non è più lo stato di non trasformazione, di rimanere inerti. Ma piuttosto, mobilita le cose e apre opzioni, " ha detto il prof. Lemke. "Il nostro immaginario culturale del gelo sta per cambiare".