Был ли кто-то когда-то оживлен после крионирования?
Этот вопрос довольно часто задают, но от этого он не становится более ясным, ведь надо понять, о чем/о ком именно спрашивается.
Дело в том, что охлаждение и замораживание/размораживание биологических организмов происходит совершенно по-разному и с разными результатами. Это зависит от того, какой организм рассматривается (или орган), а также от того – до какой температуры охлаждалось тело и по какой технологии.
Так, многие мелкие организмы без применения каких-либо криобиологических технологий сами по себе могут переносить пребывание в жидком азоте и даже в открытом космосе. Таковы, например тихоходки (тардиграды), пиявки вида Ozobranchus jantseanus, червь нематода (этого случая мы отдельно коснмся ниже).
Другие мелкие животные выдерживают замораживание до разных температур после применения специальных методов. Так, например, в 2012 г. Коллектив ученых под руководством Владимира Коштала (Vladimir Kostal) из университета Южной Богемии в городе Ческе-Будейовице (Чехия) смог успешно заморозить и вернуть жизнь нескольким личинкам мушек-дрозофил (Drosophila melanogaster), которые не умеют переносить холод в природных условиях.
Хорошо ученые умеют замораживать/размораживать различные клетки организмов (например, сперматозоиды), икру рыб, части ткани яичника, сосудов. Некоторые их этих процедур уже прочно вошли в медицинскую и научную практику. Например, еще с начала 1950-х годов бычью сперму успешно криосохраняют, а затем используют для осеменения.
Также широко известно, что есть ряд животных, которые самопроизвольно впадают в спячку, например, большинство беспозвоночных, пресмыкающихся, земноводных, некоторые виды рыб, птиц (козодои), многие виды грызунов, насекомоядных (ежи), рукокрылых, неполнозубых и другие млекопитающие, в том числе и некоторые приматы (лемуры).
А вот технология обратимой заморозки до очень низких (их называют криогенными) температур органов и крупных организмов пока что не дается ученым. Хотя и тут в последнее десятилетие есть прогресс.
Прежде всего, надо сказать, об обратимом замораживании в 2005 г. почки кролика известнейшим криобиологом Грегори Феем из компании 21st Century Medicine (США). Позже была очень качественно заморожена (но не разморожена) печень свиньи – компания Arigos Biomedical, США. В начале 2016 г. стало известно о том, что опять-таки в США мозг кролика успешно заморозили и разморозили, не повредив нервные клетки.
В мозг кролика вводился глутаральдегид, после чего орган в течение четырех часов охлаждался до -130 градусов, одновременно вводился жидкий криопротектор. При размораживании исследователи медленно нагрели мозг, а потом удалили криопротектор.
Авторы поясняют, что в результате постепенного замораживания и аккуратного размораживания не был поврежден ни один синапс. Сохранность тканей мозга до и после процедуры была проанализирована с помощью электронной микроскопии.
Тем не менее, насколько достоверно можно судить — ни один относительно крупный теплокровный организм не был пока что обратимо заморожен до низких температур. Этому препятствует сложность процесса: при замораживании крупных биологических объектов проявляются дополнительные физические и химические факторы, отрицательное влияние которые не имеет значения при криоконсервации (крионировании, замораживании) мелких объектов, таких как клетки или микроорганизмы.
Так что людей обратимо замораживают и размораживают сейчас только в виде эмбрионов, что является уже нормой при проведении ЭКО — процедуре искусственного оплодотворения. С 1982 года человеческие зародыши сохраняются в жидком азоте, а потом они успешно развиваются в нормальных детей.
Современная наука пока не может реанимировать крионированных людей или других взрослых млекопитающих, однако, наука будущего, возможно, сможет это сделать, например, с использованием молекулярных технологий для исправления повреждений (включая нанотехнологии). Несмотря на то, что не существует прямых доказательств, что такая технология когда-либо появится, есть некоторые косвенные свидетельства, например, растущее понимание механизмов молекулярной биологии и увеличивающийся контроль над молекулами и атомами при производстве компьютерных чипов, есть первые протопиты нанороботов.
Несмотря на все сложности, ученые – как мы это увидели — уверенно движутся по пути обратимого крионирования все более крупных биологических организмов. Мы надеемся, что апофеозом развития криобиологии станет обратимое замораживание человека и крупных животных. По крайней мере, до сих пор не выявлено никакого фундаментального закона природы, который бы это запрещал. Ведь нет и прямых доказательств, что люди когда-либо смогут совершить путешествие на Марс, но есть множество косвенных свидетельств, что подобное путешествие возможно.
Источник
Крионика: есть ли жизнь после заморозки?
Крионика — это игра с малыми шансами, но с колоссальным джекпотом. Консервируя свои тела в жидком азоте, крионавты надеются на то, что их воскресят технологии далекого будущего. Однако качественная консервация с прицелом на будущее требует применения весьма продвинутых технологий настоящего, о которых нам рассказали специалисты компании «КриоРус».
Журналистская этика требует, чтобы в статьях на спорную тематику всегда присутствовало более одной точки зрения. Крионика — одно из самых спорных направлений практической деятельности, в котором многие наотрез отказываются признать науку. Поэтому, чтобы исполнить свой профессиональный долг, начнем со скептической части.
Возможность оживления замороженного человека с помощью технологий будущего не может быть гарантирована на 100%. Ни одна уважающая себя криофирма не подпишется под обещанием оживить пациента через какое-то количество лет. И исследования в области крионики, и бизнес по сохранению тел криопациентов опираются на веру в то, что самые перспективные технологии сегодняшнего дня получат достойное развитие. Речь идет о выращивании органов и создании их искусственных аналогов, о нанотехнологиях в медицине, о моделировании сознания. Такая позиция дает достаточно простора для скепсиса, поэтому найти критические замечания в адрес крионики не составит ни малейшего труда.
Перфузия
Раствор криопротектора подается в сонную артерию с помощью насоса и выходит через яремную вену. Процесс перфузии при нейросохранении занимает около двух часов. Одновременно тело пациента охлаждается и водится в гипотермию. На фото — демонстрационный манекен.
Однако далеко не все скептики знают, насколько сложно сохранить организм, не повредив его, и какие продвинутые технологии стоят за этим процессом. С этими методами связаны вполне осязаемые достижения сегодняшнего дня, такие как хранение спермы с возможностью оплодотворения спустя 20 лет после консервации или заморозка человеческих эмбрионов размером от нескольких десятков до нескольких сотен клеток с последующим возвратом к жизни.
1. Медицинский роликовый насос для перфузий позволяет точно контролировать скорость течения раствора. Превышение допустимого давления может привести к повреждению сосудов.
Одни только эти успехи заставляют нас со всей серьезностью отнестись к перспективам криобиологии. О них нам рассказал Данила Медведев, председатель совета директоров компании «КриоРус».
Процесс, а не результат
Для того чтобы задумываться о временной приостановке и последующем восстановлении жизни, необходимо глубокое понимание смерти. Понимание того, что умирание — это не единовременное событие, а растянутый во времени процесс, состоящий из нескольких стадий, дало возможность множеству пациентов вернуться к жизни после клинической смерти в результате реанимационных процедур.
2. Манометр помогает специалистам постоянно отслеживать давление в кровеносной системе. Резкий скачок давления указывает на наличие тромба или иного повреждения, которое можно оперативно устранить.
Собственно клиническая смерть характеризуется остановкой сердца, прекращением дыхания, исчезновением внешних признаков жизни. При отсутствии циркуляции крови кислород перестает поступать к клеткам тканей и органов. К сожалению, наиболее чувствительны к аноксии (отсутствию кислорода) клетки центральной нервной системы, в частности коры головного мозга и подкорковых структур.
При диагностировании клинической смерти у врачей, как правило, остаются считаные минуты для того, чтобы провести реанимационные мероприятия. Однако в некоторых случаях продолжительность клинической смерти может увеличиваться до нескольких десятков минут. Один из таких случаев — гипотермия, снижение температуры тела (как правило, до 20−25°С), замедляющее биологические процессы. Гипотермию используют в хирургии для проведения некоторых операций, требующих остановки сердца.
3. С помощью шприца забираются пробы раствора из яремной вены. Когда концентрация пробы совпадает с концентрацией подаваемого раствора, считается, что произошло насыщение клеток криопротектором.
При прекращении биоэлектрической активности мозга констатируется смерть мозга. Реанимационные мероприятия прекращаются, и человек признается мертвым, в том числе и с юридической точки зрения. Что происходит в клетках органов, тканей и мозга в этот момент?
Разные ткани проявляют различную степень устойчивости к аноксии. Сердце может протянуть до двух часов после биологической смерти, почки и печень — до четырех часов, мышцы и кожа — до шести, а кости — до нескольких суток. Наименьший запас прочности имеет головной мозг, но и его клетки не умирают одновременно, все разом.
4. Раствор криопротектора подготавливается в нескольких концентрациях. Сначала подается наименее концентрированный раствор, затем, по мере насыщения, — более концентрированный.
Клетка — это биологический механизм, который постоянно расходует энергию, вырабатываемую за счет окислительных процессов. С прекращением поступления энергии клетка перестает восстанавливаться и реагировать на внешние стимулы. Постепенно нарушается проницаемость плазматической мембраны, изменяется концентрация ионов, происходит набухание органелл и разрыв их мембран.
Получается, что в течение некоторого времени после биологической смерти многие клетки мозга остаются живыми, а некоторые умирают, но сохраняют большую часть своих структурных элементов. По сути, вся крионика основывается на предположении о том, что максимально бережное сохранение физической структуры мозга позволит перенести в будущее личность пациента.
5. Рефрактометр — это оптический прибор, измеряющий показатель преломления раствора. По показателю преломления можно судить о концентрации раствора. С помощью прибора измеряется концентрация при приготовлении раствора и при взятии проб из яремной вены.
Вполне логично полагать, что личность человека определяется его воспоминаниями — точнее, содержимым долговременной памяти. Известно, что процессы мышления и запоминания определяются связями между отдельными нейронами, порой отстоящими весьма далеко друг от друга. В 2009 году Национальным институтом здоровья США был начат проект «Коннектом человека» (по аналогии с геномом), направленный на картографирование нейрональных связей.
Основные теории памяти так или иначе подразумевают, что формирование данных связей зависит от изменения физических структур мозга. Синаптическая теория предполагает, что при запоминании изменяется проводимость синапса (контакта между двумя нейронами). Это связано с активацией дополнительных белковых рецепторов, изменением химических характеристик синаптической мембраны и даже увеличением диаметра синапса. Биохимические теории утверждают, что носителями долговременной памяти могут быть белки, пептиды, ДНК или РНК.
Холодный Некрополь
1. Криодепозитарий под Сергиевым Посадом — не единственное хранилище «КриоРуса». В двух дьюарах содержится 13 криопациентов, сохраненных по технологии full-body (полное тело), и полтора десятка клиентов на нейросохранении.
Крионисты не обещают сохранить мозг в первозданном виде, без малейших повреждений. Но медицинская практика говорит о том, что травматические повреждения мозга вовсе не всегда приводят к потере памяти. Кроме того, есть надежда, что в будущем наномедицина позволит восстанавливать незначительно поврежденные клетки, возвращая их к жизни.
Среди ученых, экспериментирующих с замораживанием организмов с целью продления жизни, немало известных имен: чего стоят только Антони ван Левенгук и Роберт Бойль. Однако до первой половины прошлого века эти попытки оставались безуспешными. К сожалению, холод разрушает клетки.
Основная опасность возникает в момент замерзания внеклеточной воды, которое приводит к обезвоживанию клеток. С образованием льда уменьшается количество свободной воды, поэтому концентрация растворенных в этой воде веществ повышается. Образуется осмотическое давление, которое выводит воду из клеток через мембрану, приводя в конечном итоге к нарушению структуры белков.
2. Висящие под потолком флаги представляют часть стран, пациенты из которых доверили свою судьбу «КриоРусу». Среди них Нидерланды, Италия, Япония, США, Израиль, Эстония, Украина.
Также возможно образование внутриклеточного льда. В воде, содержащейся внутри клетки, растворены соли, которые препятствуют полному превращению воды в лед вплоть до температур, близких к -40°С. Благодаря этому защитному свойству цитоплазма остается жидкой даже в серьезные морозы. Однако при приближении к критической температуре вода все же кристаллизуется, разрушая клетку.
В начале XX века швед Линдфорсс и русский ботаник Максимов провели успешные эксперименты по замораживанию фрагментов живых тканей с применением глицерина. Были открыты криопротекторы — вещества, препятствующие образованию льда и защищающие клетку от разрушения при охлаждении. К проникающим криопротекторам, способным проходить через клеточную мембрану, относятся глицерин, диметилсульфоксид, этиленгликоль и ряд других веществ. В современные составы входят дополнительные компоненты, позволяющие им проникать сквозь гемато-энцефалический барьер, разделяющий кровеносную и центральную нервную системы и препятствующий попаданию токсинов из крови в мозг.
3. Контейнер, заполненный сухим льдом, служит временным пристанищем для криопациентов перед помещением в дьюар.
Криопротекторы замещают собой внутриклеточную воду, а также связывают оставшуюся воду, препятствуя образованию центров кристаллизации. При температуре ниже -130°С происходит витрификация, или стеклообразование: переход раствора в аморфное состояние. В этом «стекле» застывают пространственные структуры макромолекул белков, что важно для сохранения памяти.
При констатации биологической смерти важно как можно скорее охладить криопациента до состояния глубокой гипотермии (несколько градусов выше ноля), чтобы замедлить биохимические процессы, в том числе некроз клеток. Одновременно приступают к перфузии — насыщению клеток раствором криопротектора через кровеносную систему.
4. Вакуумная система сосудов Дьюара практически герметична. Для поддержания необходимого давления между стенками насос включается с периодичностью примерно два раза в месяц.
Раствор в несколько этапов, с постепенным повышением концентрации закачивается через сонную артерию, замещая кровь. Специалисты следят за давлением раствора: превышение допустимого уровня приведет к повреждению сосудов, а резкий скачок давления укажет на тромб, который можно устранить. Заполнив сосудистую сеть, раствор выходит через яремную вену. Концентрация раствора на выходе указывает на степень завершенности процесса: если она такая же, как и на входе, значит, насыщение уже произошло.
Перфузия головы занимает около двух часов, насыщение тела может занять от четырех до шести часов. «Большинство пациентов уже сейчас понимает, что наиболее перспективна технология нейросохранения, то есть консервация только головы, — говорит убежденный трансгуманист Данила Медведев. — С одной стороны, эта процедура протекает намного быстрее и потому дает больше шансов сохранить структуру мозга, память, личность. С другой стороны, уже сегодняшний уровень развития технологий позволяет судить о том, что медицина будущего позволит создать для пациента новое тело, вместо того чтобы восстанавливать старое и больное».
Понятие смерти не раз менялось с течением времени. Согласно ожиданиям крионистов, оно изменится и в будущем: окончательной будет считаться «информационная смерть», после которой будет невозможно восстановить данные об особенностях организма, чтобы частично или полностью воссоздать его заново. Один из самых ярких опытов провели реаниматологи из Университета Питтсбурга в 2005 году. Они погрузили собак в состояние клинической смерти на три полных часа, после чего вернули их к полноценной жизни. Подопытным полностью слили кровь, заменив ее на охлажденный физраствор, насыщенный кислородом и глюкозой. У собак остановились сердца и исчезла электрическая активность мозга. Спустя три часа ученые вернули животным кровь, согрели их и запустили сердца с помощью дифибриллятора. Некоторые собаки погибли, но большинство вернулось к полноценной жизни. Исследования в данном направлении привлекли пристальное внимание, а затем и финансирование DARPA. В будущем технология приостановки жизнедеятельности поможет спасать людей, например критических пациентов, находящихся вдали от клиники и нуждающихся в длительной транспортировке, или солдат на поле боя, умирающих от потери крови.
По завершении перфузии криопациент транспортируется в хранилище в контейнере с сухим льдом и погружается в жидкий азот для длительного хранения при температуре -196°С. На сегодняшний день это самый надежный способ консервации, не требующий постоянного внимания и наличия электричества.
Дьюары криодепозитария «Крио-Рус» представляют собой двуслойные композитные баки. Пространство между внешней и внутренней стенкой дьюара (20−30 см) заполнено перлитом (вулканическая горная порода), из него откачан воздух. Вакуум между стенками поддерживается насосом, который включается примерно раз в две недели. Приблизительно раз в месяц в дьюар доливается жидкий азот (около сантиметра по уровню). В перспективе планируется создать замкнутую систему, включающую машину по сжижению испаряющегося азота и независимую энергоустановку на солнечных батареях. «Есть причины, по которым пациентов лучше хранить при температуре -130, а не -196°С. Мы уже разрабатываем аппарат для хранения в газовой среде (как в холодильнике) с системой компьютерного управления и дозированной подачи жидкого азота», — делится планами Данила Медведев.
За океаном
Кроме российской фирмы «КриоРус» в мире существуют две компании, обладающие собственными криохранилищами. Это Alcor Life Extention Foundation (США, штат Аризона) и «Институт крионики» (США, штат Мичиган). В ближайшее время ожидается открытие хранилищ в Швейцарии и Китае.
Количество в качество
На сегодняшний день в мире существует три криофирмы с собственными хранилищами: две в США и одна в России. Число криопациентов приближается к отметке в 300 человек, из них в нашей стране сохранены 41.
Если признать шансы на «воскрешение» ненулевыми, то их увеличение прямо зависит от распространения идеи крионики, ее интеграции в научный процесс, культурный контекст, правовые нормы. К примеру, введение крионирования в клиническую практику позволит погружать пациента в гипотермию и приступать к перфузии сразу после наступления биологической смерти, что существенно повысит шансы на сохранение структуры мозга. Развитие законодательной базы, в частности введение ответственности за нарушение работы криодепозитария, поможет пациентам дожить до долгожданного прорыва в медицине. Наконец, элементарное просвещение позволит избежать ситуаций, когда родственники препятствуют воле людей, желающих крионироваться.
В настоящее время компания «Крио-Рус» содействует строительству криодепозитария в Швейцарии, а также участвует в разработке гигантского хранилища в Китае при самом непосредственном содействии государства. Вкупе с неугасающим интересом к смежным научно-практическим областям, таким как трансплантология, эмбриология, реаниматология и нанотехнологии, это вселяет надежду на то, что первые криопациенты если и не обретут вечную жизнь, то как минимум послужат науке.
Источник
