Cryopreservation, ang pagpapanatili ng mga cell at tisyu sa pamamagitan ng pagyeyelo.
Sir Ian Wilmut: Pananaliksik sa pag-aaral at cryopreservation
Si Wilmut ay pinalaki sa Coventry, isang bayan sa makasaysayang distrito ng Ingles ng Warwickshire, at dumalo siya sa Agrikultura College sa Unibersidad
Ang cryopreservation ay batay sa kakayahan ng ilang maliit na molekula na makapasok sa mga cell at maiwasan ang pag-aalis ng tubig at pagbuo ng mga intracellular crystal na yelo, na maaaring maging sanhi ng pagkamatay ng cell at pagkasira ng mga cell organelles sa proseso ng pagyeyelo. Ang dalawang karaniwang ahente ng cryoprotective ay dimethyl sulfoxide (DMSO) at gliserol. Ginagamit ang gliserol lalo na para sa cryoprotection ng mga pulang selula ng dugo, at ang DMSO ay ginagamit para sa proteksyon ng karamihan sa iba pang mga cell at tisyu. Ang isang asukal na tinatawag na trehalose, na nangyayari sa mga organismo na may kakayahang makaligtas sa matinding pag-aalis ng tubig, ay ginagamit para sa mga pamamaraan ng pag-freeze ng pagpapatayo ng cryopreservation. Ang Trehalose ay nagpapatatag ng mga lamad ng cell, at ito ay partikular na kapaki-pakinabang para sa pagpapanatili ng sperm, stem cell, at mga cell ng dugo.
Karamihan sa mga system ng cellular cryopreservation ay gumagamit ng isang kinokontrol na rate ng freezer. Ang sistemang nagyeyelo na ito ay naghahatid ng likido na nitrogen sa isang saradong silid kung saan inilalagay ang suspensyon ng cell. Ang maingat na pagsubaybay sa rate ng pagyeyelo ay nakakatulong upang maiwasan ang mabilis na pag-aalis ng cellular at pagbuo ng yelo-kristal. Sa pangkalahatan, ang mga cell ay kinuha mula sa temperatura ng silid hanggang sa humigit-kumulang −90 ° C (−130 ° F) sa isang kinokontrol na rate ng freezer. Ang suspensyon ng frozen na cell ay pagkatapos ay inilipat sa isang likido-nitrogen freezer na pinananatili sa sobrang malamig na temperatura na may nitrogen sa alinman sa singaw o sa likido na yugto. Ang cryopreservation batay sa pag-freeze ng pagpapatayo ay hindi nangangailangan ng paggamit ng mga freezer na likido-nitrogen.
Ang isang mahalagang aplikasyon ng cryopreservation ay nasa pagyeyelo at pag-iimbak ng mga cell ng hematopoietic stem, na matatagpuan sa buto ng buto at peripheral blood. Sa pagluwas ng otologous bone-marrow, ang mga cell ng hematopoietic na stem ay nakolekta mula sa utak ng buto ng isang pasyente bago ang paggamot na may high-dosis na chemotherapy. Kasunod ng paggamot, ang mga cell ng cryopreserved ng pasyente ay nalusaw at na-infact pabalik sa katawan. Ang pamamaraang ito ay kinakailangan, dahil ang high-dosis chemotherapy ay labis na nakakalason sa utak ng buto. Ang kakayahang cryopreserve hematopoietic stem cells ay lubos na napahusay ang kinalabasan para sa paggamot ng ilang mga lymphomas at solidong malignancies ng tumor. Sa kaso ng mga pasyente na may leukemia, ang kanilang mga selula ng dugo ay may kanser at hindi maaaring magamit para sa pagluwas ng autologous bone-marrow. Bilang isang resulta, ang mga pasyente na ito ay umaasa sa cryopreserved blood na nakolekta mula sa umbilical cord ng mga bagong panganak na sanggol o sa cryopreserved hematopoietic stem cells na nakuha mula sa mga donor. Mula noong huling bahagi ng 1990 ay kinikilala na ang mga cell ng hematopoietic na stem cell at mesenchymal stem cell (nagmula sa embryonic connective tissue) ay may kakayahang magkaiba sa mga kalansay at mga kalamnan ng kalamnan na kalamnan, tisyu ng nerbiyos, at buto. Ngayon may matinding interes sa paglaki ng mga cell sa mga system ng kultura ng tisyu, pati na rin sa cryopreservation ng mga cells na ito para sa hinaharap na therapy para sa isang iba't ibang mga karamdaman, kabilang ang mga karamdaman ng mga nerbiyos at kalamnan system at sakit ng atay at puso.
Ginagamit din ang cryopreservation upang i-freeze at mag-imbak ng mga embryo at tamud ng tao. Mahalaga ito lalo na sa pagyeyelo ng sobrang mga embryo na nabuo ng in vitro fertilization (IVF). Ang isang mag-asawa ay maaaring pumili na gumamit ng mga cyropreserved embryo para sa mga huling pagbubuntis o kung sakaling mabigo ang IVF sa mga sariwang embryo. Sa proseso ng paglipat ng mga nakapirming embryo, ang mga embryo ay nalusaw at itinanim sa matris ng babae. Ang paglipat ng frozen na embryo ay nauugnay sa isang maliit ngunit makabuluhang pagtaas sa panganib ng kanser sa pagkabata sa mga bata na ipinanganak mula sa naturang mga embryo.
Ang malalim na hypothermia, isang anyo ng banayad na cryopreservation na ginagamit sa mga pasyente ng tao, ay may makabuluhang aplikasyon. Ang isang karaniwang paggamit ng induction ng malalim na hypothermia ay para sa kumplikadong mga pamamaraan ng kirurhiko sa cardiovascular. Matapos mailagay ang pasyente sa kumpletong bypass ng cardiopulmonary, gamit ang isang makina sa puso, ang dugo ay dumadaan sa isang silid ng paglamig. Ang nakokontrol na paglamig ng pasyente ay maaaring umabot sa napakababang temperatura sa paligid ng 10-14 ° C (50-57 ° F). Ang halagang paglamig na ito ay epektibong huminto sa lahat ng aktibidad ng tserebral at nagbibigay ng proteksyon para sa lahat ng mahahalagang organo. Kung nakamit na ang matinding paglamig na ito, ang makina ng puso-baga ay maaaring tumigil, at ang siruhano ay maaaring iwasto ang napaka-komplikadong aortic at cardiac defect sa pag-aresto sa sirkulasyon. Sa panahong ito, walang dugo ang umiikot sa loob ng pasyente. Matapos makumpleto ang operasyon, ang dugo ay unti-unting nagpainit sa parehong heat exchanger na ginagamit para sa paglamig. Ang unti-unting pag-init pabalik sa normal na temperatura ng katawan ay nagreresulta sa pagpapatuloy ng normal na pag-andar ng utak at organ. Gayunman, ang malalim na hypothermia na ito, ay napalayo sa pagyeyelo at pangmatagalang cryopreservation.
Ang mga cell ay maaaring mabuhay ng higit sa isang dekada kung maayos na nagyelo. Bilang karagdagan, ang ilang mga tisyu, tulad ng mga glandula ng parathyroid, veins, mga valve ng cardiac, at aortic tissue, ay maaaring matagumpay na cryopreserved. Ginagamit din ang pagyeyelo upang maiimbak at mapanatili ang pangmatagalang posibilidad ng maagang mga embryo, ova (itlog), at tamud. Ang mga pamamaraan ng pagyeyelo na ginagamit para sa mga tisyu na ito ay maayos na itinatag, at, sa pagkakaroon ng mga ahente ng cryoprotective, ang mga tisyu ay maaaring maiimbak sa mahabang panahon sa temperatura ng −14 ° C (6.8 ° F).
Ipinakita ng pananaliksik na ang buong mga hayop na nagyelo sa kawalan ng mga cryoprotective na ahente ay maaaring magbunga ng mga mabubuong mga cell na naglalaman ng buo na DNA sa matunaw. Halimbawa, ang nuclei ng mga selula ng utak mula sa buong mga daga na nakaimbak sa −20 ° C (−4 ° F) nang higit sa 15 taon ay ginagamit upang makabuo ng mga linya ng mga cell ng embryonic stem. Ang mga cell na ito ay kasunod na ginamit upang makabuo ng mga clones ng mouse.
