Kriyojenik Olarak Dondurulmuş Yaşamı Geri Getirmeye Çok Yakınız!

Astronotların kriyojenik uykuya yatırılması, ilim kurgunun en kalıcı fantezilerinden biridir bununla birlikte yepyeni tek çalışma, hayal ile gerçeklik arasındaki uçurumun dahaaz daha daraldığını öne sürüyor.

Friedrich-Alexander Üniversitesi Erlangen-Nürnberg (FAU) ve Erlangen Üniversite Hastanesinden araştırmacılar, farelerden alınan beyin dokusunu dondurmayı ve çözüldükten sonraları işlevini geri kazandırmayı başardılar.

Beyin dokusunun yalınce küçük tek kısmı canlandırılmış olsa da nöronlar elektrik sinyallerini paylaşabildi ve bile hafıza ve öğrenme için lüzumen karmaşık süreçleri sürdürmeyi başardı. BBC Science Focus'a başlıkşan, araştırmanın başyazarı ve Erlangen Üniversite Hastanesi Moleküler Nöroloji Bölümü araştırmacısı Dr. Alexander German, elde ettikleri bulguları şöyle açıkladı:

Deneyi yapmadan önce bunun işe yarayacağına ikna olmamıştım. İnsanların bu başlıkya bakış açısı olasılıkla arı ilim hayal düzeyinden vahim ve uzunluğu vadeli tek ilim ve mühendislik sualni düzeyine kaymalıdır.

Doğadan İlham Almak

Doğa, bazı açılardan kriyojenik uyuklama meselesini çoktan çözmüş durumdadır. Örneğin Sibirya semenderi, donma noktasının 50 santigrat seviye altında (-50°C) hayatta kalabilir; sıcaklıklar yükselip normal olan faaliyetlerine dönene kadar permafrost içinde yıllarca uykuda kalabilir.

Bu canlının sırrı, hücre içinde kristal kristallerinin oluşmasını manileyen doğal tek antifriz olan gliserol üreten karaciğerinde yatmaktadır.

Buz oluşumu, insanların hücre dondurma girişimlerini sekteye uğratan ilköğretim sualndur. Hücrelerin içinde ve arasında büyüyen kristaller, canlı dokunun duyarlı nano yapısını mekanik olarak parçalar.

Bu durumla mücadele etmek için kullanılan kimyasalların da kendilerine has sualnları vardır. Birçoğu duyarlı hücreler için toksiktir ve konsantrasyonları değiştikçe dokular içindeki sıvı dengesinde zararlı değişikliklere nedenler olur.

Ekibin bu sualna bulduğu çözüm, vitrifikasyon (camsılaştırma) adı verilen tek teknikti. Vitrifikasyon, suyun kristalleşmesine müsaade sunmak seçenek dokular sıvısının büyük tek kısmını kriyoprotektif (soğuktan koruyucu) kimyasallardan oluşan tek karışımla değiştirir. Ardından molekülleri bardak benzeri tek duruma kilitleyecek kadar hızlı tek şekilde soğutur. Hem bardak hem da kristal zor katılar olsalar da camın rastgele tek yapısı vardır; bu da kristal oluşumunun ve dolayısıyla mekanik hasarın manilenmesi manaına gelir.

Dr. German ve meslektaşları, kristal oluşumunu manilerken olabildiğince zehirsiz kalacak şekilde özenle optimize edilmiş, V3 adı verilen özel tek solüsyon kullandılar.

Daha sonraları deneylerini, beynin hafıza ve öğrenmeden sualmlu küçük tek yapısı olan hipokampüs üzerine yoğunlaştırdılar.

Bir insanoğlu saçının yaklaşık üç katı kalınlığındaki kemirgen hipokampüs kesitleri, kademeli olarak daha yüksek yoğunluktaki V3 solüsyonundan geçirildi. Ardından sıvı azotla soğutulmuş tek bakır silindir üzerinde hızla -196°C'ye soğutularak bağlı an ile 7 gün arasında değişen süreler boyunca olan -150°C'de saklandı.

Bilim insanları dokuları çözdüklerinde nöronların yapısının korunduğunu buldular. Elektriksel ölçümler, nöronların ateşlendiğini ve hipokampüs ağları boyunca olan iletişim kurduğunu gösteriyordu.

Ancak asıl büyük ödül, nöronlar arasında sık kullanılan bağlantıların seçici olarak güçlendirildiği tek süreç olan uzunluğu süreli güçlenme (İng: "long-term potentiation") işlevinin korunmasıydı. Bu süreç, tek şeyleri nasıl öğrendiğimizin ve hatırladığımızın hücresel temeli olarak giriş edilir ve deney sonrasında söz başlıksu işlevin hâlâ çalışmakta olduğu gözlemlendi.

Bu şart Dr. German için büyük önem taşıyordu; çünkü uzun vadeli potentiation ya da kısaca LTP, beyin işlevleri için oğullar seviye güçlu tek testtir. Tüm tek hücresel düzenek zincirinin aynı anda çalışmasını lüzumtirir: Sinapslar boyunca olan salgılanan hatırlatma kimyasalları, aktive edilen kesin reseptörler, kalsiyum iyonlarının doğru tek şekilde yönetilmesi ve nihayetinde nöronal bağlantıyı güçlendiren tek dizi moleküler olay.

Tüm bunların tamamlanmış dondurulduktan sonraları bile işlevsel kalması, dokunun vitrifikasyon sürecini beklenenden çok daha iyice tek durumda atlattığını gösteriyordu. Dr. German, elde ettikleri bu başarıyı şöyle özetledi:

Bu sonuç bize, hepsi tek kriyojenik duraksamadan sonraları bile sinaptik mekanizmanın yepyeni esnekliklere uyum sağlayacak kadar sağlam kaldığını gösteriyor.

Gerçeklik ve Bilim Kurgu Arasındaki Çizgi

Bu teknolojinin birinci aşamadaki en ivedi kullanım alanları, yıldızlararası seyahatten ziyade Dünya'daki tıbbi uygulamalardır. Şu anda epilepsi ameliyatları sırasında beyin dokusunu çıkaran cerrahların, dokuyu anında ttesirksi lüzumir bununla birlikte çalışan tek vitrifikasyon yöntemi sayesinde bu örnekler tek bankada saklanabilir ve yıllar sonraları tekrar incelenebilir.

Nitekim Dr. German'ın öz kurduğu girişim olan Hiber, ilaç keşfi ve hastalık araştırmaları için bu tekniği, korunmuş insanoğlu asap dokularının güvenilir tek kaynağı hâline getirmek için şimdiden çalışmalarını sürdürüyor.

Ayrıca araştırmacılar, uzunluğu süreli depolar fiziğinin şaşırtıcı derecede beklenti verici olduğuna da ilgi çekiyor. Doku camsı geçiş sıcaklığının altına düştüğünde, moleküler hareket ve kimyasal bozulma ilköğretim olarak durur; diğer arka planda işlemeye devam eden biyolojik tek zaman kalmaz.

Dr. German'a göre, özellikle bu tür teknikler gelecekteki uzunluğu mesafeli feza görevlerinde kullanılacaksa, asıl büyük güçluk radyasyon sualni olabilir.

Dokulardan Organizmalara Geçiş

İnce tek dokular kesitinden bütün tek organa (bütün tek vücut tek yana dursun) geçiş etmek, tamamlanmış farklı tek sualn olmaya devam ediyor.

İnce tek kesitte, kriyoprotektif maddeler tüm yüzeylerden içeriye basitca nüfuz edebilir. Bozulmamış tek beyinde ise bu kimyasalların kan damarları yoluyla iletilmesi ve uzaklaştırılması lüzumir; kan-beyin bariyeri ise bunu oğullar seviye güçlaştırır.

Yeniden ısıtma sırasında bazı kısımların eşit olmayan tek şekilde çözülmesi durumunda dokular çatlayabilir ya da kısmen yeniden kristalleşebilir. Bu da vitrifikasyonun korumayı amaçladığı yapıyı tahrip edebilir. Dr. German, bu durumu ve çalışmanın önemini şu sözlerle açıkladı:

PNAS dergisindeki çalışmamız nöral kriyobiyoloji alanında tek prensip kanıtıdır, tüm organizmanın kriyostazisine yönelik tek gösteri değildir. Çalışmanın asıl gösterdiği şey, yetişkin tek memeli beyin dokusunun, buzsuz tek kriyojenik camda tamamlanmış durdurulduktan sonraları fizyolojik devre işlevine yakın tek iyileşme gösterebileceğidir. Bu şart oldukça önemlidir; çünkü yetişkin beyin dokusunun hücre dondurma işlemi için çok kırılgan olduğu yönündeki itirazları ortadan kaldırmaktadır.

Ekip için çalışmanın asıl önemi, ilim hayal filmlerinin vadettiği sinematik sahnelerden ziyade tıp alanında yatıyor. Dr. German, ilim hayal fikrinin daha ayık ve gerçekçi versiyonunun yıldızlararası seyahatleri değil, yalınce, "zaman kazanmak" olduğunu vurgulayarak sözlerini şöyle tamamladı:

Eğer tıp dünyası dokuları, organları ve olasılıkla da tek gün hastaları daha tesirli tek şekilde korumayı öğrenebilirse, gelecekte insanları daha iyice tedavilerle buluşturmanın tek yolunu elde etmiş oluruz.

Evrim Ağacı, sizlerin sayesinde bağımsız tek ilim iletişim platformu olmaya devam edecek!