Криоконсервация живых тканей десятилетиями оставалась научной фантастикой. Главная проблема — лед. При заморозке вода в клетках образует кристаллы, которые разрывают молекулы и разрушают сосуды. Даже если лед не формируется, концентрированные растворы солей и других веществ убивают клетки.
Однако эволюция нашла выход. Некоторые насекомые и земноводные вырабатывают криопротекторы — вещества, которые замещают воду и не дают кристаллам льда расти. В 1980-х годах американские ученые Грег Фэхи (Greg Fahy) и Уильям Ролл (William Rall) из Криобиологической лаборатории в Мэриленде адаптировали этот механизм для млекопитающих. Они разработали метод витрификации: заменили воду в клетках на смесь криопротекторов, превращающую жидкость в стекловидную массу при охлаждении. Это защитило клетки крыс от разрушения.
В 2005 году Фэхи заморозил срезы мозга крысы до минус 130 градусов и вернул их к жизни. Но тогда результаты вызвали сомнения: нейробиологи не поверили, что ткани сохранили полноценную активность.
Статья по теме: CAR T-клеточная терапия показала эффективность в борьбе с атеросклерозом
Команда Александра Германа (Alexander German) из Университета Эрлангена-Нюрнберга (Германия) пошла дальше. Ученые экспериментировали с разными комбинациями криопротекторов, чтобы снизить их токсичность и предотвратить набухание клеток. После оптимизации метода они заморозили срезы гиппокампа мышей в жидком азоте (до минус 196 градусов), затем хранили их при температуре минус 150 градусов на проятжении недели.
После разморозки ткани проверили на электрическую активность, целостность синапсов и структуру клеток. Результаты сравнили с контрольными образцами, которые не замораживали. Криоконсервированные срезы почти не отличались от свежих: синапсы, отвечающие за передачу сигналов между нейронами, остались неповрежденными.
«Если сохранить целый мозг в таком состоянии, теоретически можно сберечь и воспоминания. Но это требует дополнительных проверок», — пояснил Герман.
Статья по теме: Тепловая карта лица помогла в диагностике диабета и других заболеваний
Ученые постепенно учатся замораживать и «оживлять» органы животных так, чтобы они после разморозки снова работали. В 2021 году исследователи смогли это сделать с сердцами крыс, в 2022 — с печенью, а в 2023 — с почками. Каждый такой эксперимент — как новая ступенька: сначала простые органы, потом сложнее. Теперь очередь за мозгом. Герман считает, что заморозка целого организма человека станет реальностью, если методы усовершенствуют.
Но есть нюансы. Даже продвинутая криоконсервация не вернет к жизни людей, замороженных после смерти — слишком велики повреждения от гибели клеток. Кроме того, витрификация целых органов сложнее работы с тонкими срезами.
Однако даже частичный успех — ужен надежда. Сейчас срезы мозга живут всего 10 часов, что ограничивает исследования. Новая технология позволит хранить образцы неделями — например, фрагменты человеческого мозга, удаленные при операциях. Это ускорит изучение болезней вроде Альцгеймера и тестирование лекарств.
Результаты исследования команды Германа опубликованы на сайте электронного архива научных статей и препринтов по биологии bioRxiv.org.