Immagina che la morte cellulare smetta di essere un processo irreversibile e che il “fermo del tempo” per gli organi umani diventi realtà. Per decenni, il problema del congelamento dei tessuti sono stati i distruttivi cristalli di ghiaccio, ma gli scienziati hanno appena dimostrato che il cervello può recuperare la piena funzionalità anche dopo essere stato raffreddato a -196°C. Questa scoperta cambia drasticamente le regole del gioco nella medicina dei trapianti e nella ricerca sulla memoria.
Un team di ricerca dell’Università Friedrich-Alexander di Erlangen-Norimberga ha raggiunto qualcosa che sembrava impossibile fino ad ora. Per la prima volta, sono riusciti a far sì che il tessuto cerebrale adulto di un topo recuperasse l’attività funzionale dopo il processo di vitrificazione. Lo studio pubblicato nella prestigiosa rivista PNAS conferma che l’ippocampo – il centro chiave responsabile dell’apprendimento e della memoria – può essere conservato in condizioni di freddo estremo per molti giorni e, dopo lo scongelamento, riprendere a trasmettere segnali elettrici tra i neuroni.
Che cos’è la vitrificazione e perché è una svolta?
Per comprendere questo successo, devi prima conoscere il nemico: i cristalli di ghiaccio. Quando congeli un tessuto con il metodo tradizionale, l’acqua si trasforma in ghiaccio, che come coltelli affilati taglia le membrane cellulari e distrugge le connessioni tra i neuroni. A dire il vero, è come se congelassi un computer e il ghiaccio interrompesse tutti i percorsi sulla scheda madre.
La vitrificazione è una tecnica di “vetrificazione”. Invece di creare ghiaccio, gli scienziati introducono nel tessuto speciali crioprotettori (un tipo di anti-fraude biologico) e poi lo raffreddano così rapidamente che le molecole d’acqua non hanno il tempo di organizzarsi in cristalli. In effetti, il tessuto si solidifica in uno stato simile al vetro, il che permette di preservare intatta la struttura cellulare.
- Esperto: La sfida più grande nella vitrificazione non è il freddo stesso, ma la tossicità delle sostanze protettive. La chiave del successo dello studio descritto è stata l’uso di una miscela V3, che minimizza i danni chimici mantenendo una protezione completa contro il ghiaccio.
Risultati: Tessuto che “si risveglia” alla vita
Gli scienziati hanno sottoposto il tessuto scongelato a rigorosi test. Al microscopio elettronico, i neuroni apparivano quasi identici a campioni freschi – hanno mantenuto i loro dendriti e mitocondri, cioè i centri energetici della cellula. Inoltre, il metabolismo dei tessuti è tornato alla normalità, anche se lavorava a un ritmo leggermente più basso.
Tuttavia, il test più importante è stato quello elettrico. Questi neuroni riescono a comunicare tra loro? La risposta è sì. I ricercatori hanno osservato un potenziamento sinaptico a lungo termine (LTP), cioè un processo che è alla base dell’apprendimento e della memorizzazione delle informazioni. Ciò significa che la macchina biologica non solo è sopravvissuta, ma ha mantenuto la capacità di elaborare dati.
Differenze tra i tipi di neuroni
Ti sei mai chiesto se tutte le cellule nella tua testa reagiscono allo stesso modo? Si scopre di no. Le cellule piramidali nella regione CA1 avevano bisogno di un impulso più forte per “accendersi”, mentre le cellule granulari dell’ippocampo hanno mostrato una straordinaria resistenza e sono tornate quasi immediatamente alla piena forma. Questa diversità mostra quanto sia complessa la sfida della crioconservazione di un intero organo.
Da una provetta a un intero organo
Il passo successivo è stato ancora più ambizioso. Il team ha cercato di vitrificare l’intero cervello all’interno del cranio. Hanno utilizzato il sistema circolatorio, pompando sostanze protettive attraverso l’aorta. All’inizio hanno incontrato un muro: la barriera emato-encefalica e le cellule specifiche (astrociti) rendevano difficile il passaggio del preparato, causando disidratazione del cervello.
La soluzione si è rivelata essere un protocollo di “equilibrio alternato”. Grazie a questo, sono riusciti a preservare il 70-80% della massa cerebrale e la sua forma naturale. Anche se solo uno su tre tentativi si è concluso con successo, in questi casi riusciti i neuroni mostravano un’attività normale dopo lo scongelamento. Questo è un enorme passo avanti nella tecnologia, che un giorno potrebbe consentire la conservazione sicura degli organi per i trapianti.
Limitazioni e precauzioni
Tuttavia, dobbiamo rimanere con i piedi per terra. Gli autori dello studio avvertono che il loro metodo funziona attualmente solo su piccoli campioni. Il cervello umano è molto più grande e richiederebbe riscaldamento volumetrico (ad esempio, tramite onde radio) affinché il processo di ritorno alla temperatura ambiente sia rapido e uniforme.
È anche importante notare che gli scienziati non hanno studiato i cambiamenti genetici che potrebbero verificarsi sotto l’influenza di uno stress così estremo. Pertanto, sebbene i risultati siano entusiasmanti, non possono essere direttamente tradotti in visioni di congelamento degli esseri umani (criogenia) come quelle dei film di fantascienza. Fortunatamente, la scienza ha dimostrato qualcosa di più profondo: l’attività cerebrale è il risultato della sua struttura. Se preservi la struttura, la funzione tornerà. Salva questa guida per dopo.