Ученые сообщают о прорыве в области криоконсервации: впервые удалось заморозить мозг мыши и восстановить его нейронную активность после размораживания.
Исследование, опубликованное в PNAS, открывает путь к технологиям «криосна» – длительного сохранения организмов при сверхнизких температурах с последующим полноценным возвращением к жизни.
Криоконсервация – это метод замораживания биологических объектов (клеток, тканей, органов) при сверхнизких температурах. Ученые уже давно умеют замораживать отдельные клетки мозга и даже тонкие срезы тканей. Однако главная проблема всегда заключалась в том, что при замерзании внутри клеток образуются кристаллы льда, которые разрушают структуру синаптических связей. До сих пор никому не удавалось добиться, чтобы после размораживания нейроны снова могли нормально передавать сигналы, поддерживать метаболизм и проявлять пластичность – основу обучения и памяти.
В новом исследовании применили метод сверхбыстрого охлаждения без образования кристаллов льда. Ученые работали со срезами гиппокампа мыши: ткань обрабатывали раствором криопротекторов (которые должны защитить ткани от повреждения кристаллами льда), затем мгновенно охлаждали жидким азотом и хранили при -150°C от 10 минут до 7 дней.
После размораживания ученые обнаружили, что клетки мозга не просто выжили, но остались работающими: они сохранили свою форму и содержимое, а синапсы потенциально способны передавать сигнал. Тесты выявили, что митохондрии целы и продолжают нормально дышать и производить энергию. Самым важным стало наблюдение за тем, что когда подали электрическую стимуляцию, имитирующую процесс обучения, нейроны ответили правильно – связь между ними усилилась и осталась на длительное время, а, следовательно, после разморозки нейроны все еще могут учиться и запоминать.
Пока у исследования есть ограничения: во-первых, наблюдения велись всего несколько часов – дольше срезы естественным образом деградируют. Во-вторых, работа велась на срезах, поэтому ученые не могли определить, сохранится ли память животных после криоконсервации. В-третьих, особых успехов с целым мозгом мыши пока достичь не удалось.
Тем не менее исследование имеет важное значение: в перспективе оно позволит защищать мозг пациентов при тяжелых травмах или заболеваниях, создавать банки органов и даже проводить криоконсервацию целых млекопитающих.
Текст: Юлия Баимова