Kryopreservaatiosta puhutaan usein kaikki tai ei mitään -kysymyksenä: joko henkilö kryosäilytettiin tai ei. Todellisuudessa laatu vaihtelee asteittain, ja muutama tarkasti määritelty tekninen este ratkaisee, millaiseksi tapauksen laatu muodostuu.
Mikään näistä esteistä ei ole tuntematon. Kaikki ovat konkreettisia insinööriongelmia, ja kaikkien ratkaisemiseksi tehdään työtä.
Ketju siinä järjestyksessä kuin se etenee
Alla kuvatut viisi estettä muodostavat peräkkäisen tapahtumaketjun, ei irrallista luetteloa. Yksi seuraa toista, ja alkuvaiheen epäonnistuminen pahentaa kaikkia myöhempiä vaiheita.
Aika, koska iskemia ei pysähdy hetkeksikään
Sydämen pysähtymisestä lähtien aivot kärsivät iskemiasta. Jokaisella tähän mennessä kryosäilytetyllä henkilöllä on ollut jonkinasteista iskemiaa. Avoimeksi jää, kuinka paljon iskemiaa on ehtinyt syntyä.
Jos valmiusryhmää ei ole paikalla, tapausta voi edeltää tuntien mittainen kylmä iskemia sekä sitä edeltävä, huomattavasti tuhoisampi lämmin iskemia.
Alalla iskemiaa pyritään nykyisin kuvaamaan sanallisten arvioiden sijaan S-MIXin kaltaisilla mittareilla. Aika on ylivoimaisesti tärkein laatuun vaikuttava tekijä, joten toimintaa kehitetään ennen kaikkea kilpailu solujen rappeutumista vastaan viiveiden lyhentämiseksi.
Perfuusion palautumisen vaikeus, viiveen synnyttämä ongelma
Iskemialla on jälkivaikutus. Kun kudos on ollut hapenpuutteessa pitkään, perfuusioneste ei usein enää kulje siinä normaalisti.
Pienet verisuonet voivat estää perfuusion palautumisen. Viivästyneen perfuusion tutkimuksissa verenkiertoa ei saatu palautumaan etukäteen annetuilla veren hyytymistä estävillä lääkkeillä eikä jälkikäteen annetuilla verihyytymiä liuottavilla lääkkeillä.
Perfusion estyminen ei siis johdu pääasiassa veren hyytymisestä. Kyse on rakenteellisesta ongelmasta: verisuonten sisäpinnan solut turpoavat, ympäröivän kudoksen neste puristaa hiussuonia kasaan ja jäykistyneet verisolut voivat tukkia jäljelle jäävän tilan.
Jos kryoprotektanttiliuos ei jakaudu kudokseen tasaisesti, osa aivoista jää suojaamatta liuoksen laadusta riippumatta.
Jää ja veden jäätymisen aiheuttamat vauriot
Ihmiskehosta noin 60 % on vettä. Jäätyessään vesi laajenee noin 9 %, ja jäätä muodostuu pääasiassa solujen välisiin tiloihin.
Jääkiteet vaurioittavat soluja mekaanisesti ja poistavat niistä vettä osmoottisesti. Jäävaurioiden välttäminen on keskeinen syy siihen, että jäädyttämisen sijaan pyritään vitrifikaatioon.
Vitrifikaation onnistuminen riippuu siitä, kuinka tasaisesti kryoprotektantti jakautuu kudokseen. Missä tahansa kohdassa, johon aine ei pääse, jäätä voi vielä muodostua.
Myrkyllisyys ja kahden haitan välinen tasapaino
Aineet, jotka estävät jään muodostumisen, ovat myrkyllisiä tarvittavina pitoisuuksina, ja kudos voi kärsiä myös kylmävauriosta jäähdytyksen aikana.
Pitoisuuden on oltava riittävän korkea vitrifikaation aikaansaamiseksi ja riittävän matala, ettei se myrkytä kudosta. Jäähdytyksen on oltava riittävän nopea jään muodostumisen välttämiseksi ja riittävän hallittu lämpörasituksen estämiseksi.
Liuoskemian tavoitteena on ollut pitkään laajentaa turvallista käyttöaluetta, ja suuri osa menetelmien kehityksestä liittyy tähän pyrkimykseen.
Halkeilu hyvin matalissa lämpötiloissa
Vitrifioitunut kudos on lasimaisessa tilassa, jossa suuri lämpörasitus voi aiheuttaa halkeamia.
Jäähdytys -196 °C:een asti voi aiheuttaa mikroskooppisia halkeamia, joten jäähdytys tehdään mahdollisuuksien mukaan vaiheittain.
Tämän vuoksi alalla kehitetään välilämpötilasäilytystä, jossa potilaita pidetään lasisiirtymälämpötilan alapuolella mutta nestemäistä typpeä lämpimämmässä lämpötilassa.
Miksi laatu vaihtelee tapauksittain
Kun koko tapahtumaketjua tarkastellaan yhdessä, johtopäätös on epämukava. Kaksi saman sopimuksen tehnyttä jäsentä voi saada mitattavasti eritasoisen säilytyksen.
Ero johtuu harvoin protokollasta itsestään. Se johtuu olosuhteista, joissa protokollaa on jouduttu soveltamaan.
Jos kuolema on ennakoitavissa ja valmiusryhmä on paikalla, sydämenpysähdyksestä jäähdytyksen aloittamiseen voi kulua vain sekunteja. Jos kuolemaa ei havaita ja valmiusryhmä on kaukana, jäähdytystä ei voida aloittaa yhtä nopeasti.
Joissakin tapauksissa laki edellyttää ruumiinavausta ennen muita toimenpiteitä, ja joissakin tapauksissa kryosäilytys ei ole lainkaan mahdollinen. Näitä tapauksia käsitellään artikkelissa ”Milloin kryopreservaatio ei ole mahdollista”.
Kuljetus voi kestää tunteja, joten logistiikka ja viranomaismenettelyt ovat olennainen osa teknistä kokonaisuutta eivätkä vain hallinnollisia kysymyksiä.
Vaihteluun ei vastata uskottavasti yhdellä yleisellä markkinointilupauksella. Vastaus on mittaaminen, avoin raportointi ja laadunvarmistusmenettelyt, jotka kirjaavat, mitä kussakin tapauksessa todella tapahtui.
Jäsenellä on oikeus saada tieto todellisesta tuloksesta, vaikka se olisi huono.
Mikä on todella parantunut
Jokainen ketjun vaihe on aktiivisen tutkimuksen kohteena, eikä mikään viidestä ole samalla tasolla kuin vuosikymmen sitten.
Liuokset ovat vähemmän myrkyllisiä. Valmiusryhmät pääsevät potilaiden luo nopeammin, ja toimintaprotokollia on kehitetty tämän mahdollistamiseksi. Mittaaminen on siirtynyt kuvailevista sanoista mittareihin.
Välilämpötilasäilytyksellä pyritään vähentämään halkeilua, ja säilytystilat on suunniteltu pitämään olosuhteet vakaina vuosikymmenten ajan.
Aihetta käsitellään artikkeleissa alan kehityksestä sekä tutkimus- ja kehityshankkeista.
Ongelman perusasetelma ei ole muuttunut: potilas on tavoitettava nopeasti, perfuusio on palautettava, suoja-aine on jaettava kudokseen tasaisesti, vitrifikaatio on toteutettava ilman liiallista myrkyllisyyttä ja jäähdytys ilman halkeilua.
Jokaisessa vaiheessa voi tapahtua epäonnistuminen, ja lopputuloksen määrää ketjun heikoin lenkki.
Tiivistelmä: Säilytyksen laatu riippuu iskemian rajoittamisesta, verenkierron palauttamisesta, kryoprotektantin tasaisesta jakautumisesta, myrkyllisyyden hallinnasta, jään välttämisestä ja lämpörasituksen hallinnasta. Puutteet missä tahansa vaiheessa voivat heikentää lopputulosta.
Tutustu tähän käytännön työkaluun
Käytä interaktiivista työkalua tarkastelemaan tämän artikkelin kysymystä.
Interaktiivista työkalua ladataan...
Lisää aiheesta