Neurony, které znovu reagují poté, co byly vystaveny teplotám blízkým absolutní nule. To, co se donedávna zdálo být zápletkou výhradně pro sci-fi filmy, se právě zhmotnilo v laboratoři.
Týmu vedenému Alexandrem Germanem se podařilo zmrazit tkáň myšího mozku a po jejím rozmrazení zjistit, že si zachovala elektrickou aktivitu a synaptickou kapacitu.
Vitrifikace: technika, která zabraňuje zničení neuronů ledem
Velkým nepřítelem každého pokusu o zmrazení biologické tkáně jsou ledové krystalky. Když se voda obsažená v buňkách zmrazí běžným způsobem, působí tyto krystalky jako malé čepele, trhají membrány a ničí jemná spojení mezi neurony. Aby tuto překážku výzkumníci obešli, použili vitrifikaci, což je proces, při kterém se tkáň velmi rychle ochladí a zároveň se na ni nanesou ochranné látky, takže voda nekrystalizuje, ale tuhne do stavu podobného sklu. V tomto stavu jsou molekuly prakticky nepohyblivé a veškerá biologická aktivita se zastaví, aniž by došlo k poškození buněčné struktury.
Hipokampus jako testovací objekt
Jako studijní oblast si odborníci vybrali hipokampus, oblast mozku nezbytnou pro tvorbu vzpomínek a prostorovou orientaci. Tenké řezy myšího mozku byly postupně zchlazeny na teplotu -196 °C, což je teplota tekutého dusíku, a uchovávány po dobu od několika minut až po celý týden. Poté je tým s mimořádnou opatrností rozmrazil. Výsledky této práce byly publikovány v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
To, co odhalily elektrické záznamy a mikroskopické snímky po rozmrazení, překvapilo i samotné autory. Synapse, komunikační mosty mezi neurony, zůstaly neporušené a tkáň vykazovala elektrickou aktivitu srovnatelnou s čerstvými vzorky, které nikdy neprošly procesem zmrazení.
Buněčná paměť přežila extrémní chlad
Nejdůležitější zjištění však přesahuje pouhou strukturální integritu. Vědci potvrdili, že neurony si zachovaly dlouhodobou potenciaci, buněčný mechanismus považovaný za biologický základ učení a paměti. Jinými slovy, tkáň zůstala po zmrazení nejen strukturálně neporušená, ale zachovala si i některé mechanismy potřebné k ukládání informací.
Podle závěrů studie tyto údaje dokazují, že funkce neuronů lze obnovit i po úplném přerušení molekulární aktivity v kryogenním stavu. Jedná se o krok, který významně posouvá hranice toho, co věda věděla o toleranci mozku vůči extrémnímu chladu.
Nutná opatrnost a reálné aplikace
Sami vědci však varují, aby se rozsah úspěchu nepřeceňoval. Ještě nikdo nikdy neresuscitoval celý mozek, ani není možné probudit zvíře po desítkách let v ledu. Pokusy byly prováděny na malých fragmentech mozkové tkáně a obnovenou aktivitu bylo možné pozorovat jen několik hodin v laboratoři. Rozšíření této techniky na celý orgán, natož na lidský mozek, představuje obrovskou technickou výzvu.
Nejbližší a nejreálnější využití je v oblasti medicíny, nikoliv pro cestování do budoucnosti. Pokud bude postup zdokonalen, mohl by usnadnit vytváření bank mozkové tkáně pro výzkum, zlepšit uchovávání orgánů pro transplantace nebo sloužit k ochraně mozku při složitých operacích a vážných úrazech. Představivost jde samozřejmě ještě dál: pokud by bylo jednoho dne možné zachovat celé spojení, v němž se nacházejí vzpomínky a osobnost, otevřelo by to dveře radikálně novým formám biologické konzervace.
Vědeckofantastická literatura již po desetiletí sní o zmrazení lidí, aby je po staletích probudila, ať už jde o astronauty na mezihvězdných cestách nebo pacienty čekající na budoucí lék. Tato studie tento sen neuskutečňuje, ale ukazuje, že cesta k němu je méně nemožná, než se zdálo.