Criopreservació

Criopreservació, la preservació de cèl·lules i teixits mitjançant congelació.

Sir Ian Wilmut: Investigació en educació i conservació de crioreserves

Wilmut va ser criat a Coventry, una ciutat de l'històric comtat anglès de Warwickshire, i va assistir a la College College de la Universitat.

La criopreservació es basa en la capacitat de determinades molècules petites d’entrar a les cèl·lules i evitar la deshidratació i la formació de cristalls de gel intracel·lulars, que poden causar la mort cel·lular i la destrucció dels orgànuls cel·lulars durant el procés de congelació. Dos agents crioprotectors comuns són el dimetil sulfoxid (DMSO) i el glicerol. El glicerol s’utilitza principalment per a la crioprotecció de glòbuls vermells i el DMSO s’utilitza per a la protecció de la majoria d’altres cèl·lules i teixits. Per a mètodes de criopreservació s'utilitza un sucre anomenat trehalose, que es produeix en organismes capaços de sobreviure a la deshidratació extrema. La trehalosa estabilitza les membranes cel·lulars i és particularment útil per a la preservació d’espermatozoides, cèl·lules mare i cèl·lules sanguínies.

La majoria de sistemes de criopreservació cel·lular utilitzen un congelador a velocitat controlada. Aquest sistema de congelació lliura nitrogen líquid a una cambra tancada en la qual es col·loca la suspensió cel·lular. Un control minuciós de la taxa de congelació ajuda a prevenir la deshidratació cel·lular ràpida i la formació de cristalls de gel. En general, les cèl·lules es porten de la temperatura ambient a aproximadament -90 ° C (–130 ° F) en un congelador a velocitat controlada. La suspensió de cèl·lules congelades es trasllada llavors a un congelador de nitrogen líquid i mantingut a temperatures extremadament fredes amb nitrogen, tant en la fase de vapor com en la fase líquida. La conservació de criopreservacions basada en la congelació no requereix l’ús de congeladors de nitrogen líquid.

Una important aplicació de la criopreservació es troba en la congelació i emmagatzematge de cèl·lules mare hematopoietiques, que es troben a la medul·la òssia i a la sang perifèrica. En el rescat autòleg de medul·la òssia, les cèl·lules mare hematopoietiques es recullen de la medul·la òssia del pacient abans del tractament amb quimioteràpia a dosis elevades. Després del tractament, les cèl·lules criopreservades del pacient es descongelen i s’infusen de nou al cos. Aquest procediment és necessari, ja que la quimioteràpia a dosis elevades és extremadament tòxica per a la medul·la òssia. La capacitat de criopreservar cèl·lules mare hematopoietiques ha millorat molt els resultats per al tractament de certs limfomes i malalties tumorals sòlides. En el cas de pacients amb leucèmia, les cèl·lules sanguínies són canceroses i no es poden utilitzar per a rescat autòleg de medul·la òssia. Com a resultat, aquests pacients confien en la sang criopreservada recollida dels cordons umbilicals dels nadons acabats de néixer o en cèl·lules mare hematopoietiques criopreservades obtingudes dels donants. Des de finals dels anys 90, es reconeix que les cèl·lules mare hematopoietiques i les cèl·lules mare mesenquimàtiques (derivades del teixit connectiu embrionari) són capaces de diferenciar-se en teixits musculars esquelètics i cardíacs, teixit nerviós i os. Avui hi ha un interès intens en el creixement d’aquestes cèl·lules en els sistemes de cultiu de teixits, així com en la criopreservació d’aquestes cèl·lules per a teràpies futures per a una àmplia varietat de trastorns, incloent trastorns del sistema nerviós i muscular i malalties del fetge i del cor..

La criopreservació també s'utilitza per congelar i emmagatzemar embrions humans i espermatozoides. És especialment valuós per a la congelació d’embrions addicionals que es generen per fecundació in vitro (FIV). Una parella pot optar per utilitzar embrions cyropreservats per a embarassos posteriors o en el cas que la FIV falleixi amb embrions frescos. En el procés de transferència embrionària congelada, els embrions es descongelen i s’implanten a l’úter de la dona. La transferència d’embrions congelades s’associa amb un augment important però important del risc de càncer infantil entre els nens nascuts d’aquests embrions.

Una hipotèrmia profunda, una forma de criopreservació lleu usada en pacients humans, té aplicacions importants. Un ús comú d’inducció d’hipotèrmia profunda és per a procediments quirúrgics cardiovasculars complexos. Després de col·locar el pacient en un bypass cardiopulmonar complet, mitjançant una màquina cardíaca-pulmona, la sang passa per una cambra de refrigeració. El refredament controlat del pacient pot arribar a temperatures extremadament baixes d'entre 10 i 14 ° C (50-57 ° F). Aquesta quantitat de refredament atura efectivament tota activitat cerebral i proporciona protecció per a tots els òrgans vitals. Quan s’ha aconseguit aquest refredament extrem, es pot aturar la màquina cardíaca i el cirurgià pot corregir defectes aòrtics i cardíacs molt complexos durant l’aturada circulatòria. Durant aquest temps, no circula sang pel pacient. Un cop finalitzada la cirurgia, la sang s’escalfa gradualment al mateix intercanviador de calor que s’utilitza per refredar-se. L’escalfament gradual de tornada a les temperatures normals del cos dóna lloc a la represa de les funcions normals del cervell i l’òrgan. Aquesta profunda hipotèrmia, però, està molt allunyada de la congelació i la criopreservació a llarg termini.

Les cèl·lules poden viure més d’una dècada si estan congelades correctament. A més, certs teixits, com les glàndules paratiroides, venes, vàlvules cardíaques i teixit aòrtic, poden ser criopreservats amb èxit. La congelació també s'utilitza per emmagatzemar i mantenir la viabilitat a llarg termini dels embrions humans primeres, òvuls (òvuls) i espermatozoides. Els procediments de congelació utilitzats per a aquests teixits estan ben establerts i, en presència d'agents crioprotectors, els teixits es poden emmagatzemar durant llargs períodes de temps a temperatures de -14 ° C (6,8 ° F).

Les investigacions han demostrat que els animals sencers congelats en absència d'agents crioprotectors poden produir cèl·lules viables que contenen ADN intactes al desgelar-se. Per exemple, els nuclis de cèl·lules cerebrals de ratolins sencers emmagatzemats a -20 ° C (-4 ° F) durant més de 15 anys s’han utilitzat per generar línies de cèl·lules mare embrionàries. Aquestes cèl·lules es van utilitzar posteriorment per produir clons de ratolí.