Заморозка — эффективный способ предотвратить разложение органических материалов. Однако она все же наносит им вред. При превращении внутренней воды в лед кристаллы льда разрывают клетки. Именно поэтому замороженное мясо или фрукты размягчаются после размораживания. То же самое происходит и с органами или тканями, охлажденными для трансплантации или исследований.
Ученые из Университета Фудань в Китае экспериментировали с различными химическими соединениями, чтобы выяснить, какие из них подходят для сохранения живой ткани мозга при замораживании. Исследователи тестировали многообещающие химические вещества на органоидах головного мозга — небольших выращенных в лаборатории кусочках мозговой ткани, которые развиваются в различные типы родственных клеток.
Эти органоиды погружали в те или иные химические растворы, затем замораживали в жидком азоте на 24 часа. После этого их быстро размораживали в теплой воде и на протяжении некоторого времени проверяли функции, рост и признаки повреждения клеток. Наиболее эффективные химические вещества, защищавшие эти «мини-мозги», перешли во второй этап исследования. На этом этапе происходило тестирование различных комбинаций этих веществ в похожих процессах заморозки и размораживания.
В конечном итоге исследователи остановились на самой перспективной смеси, которую назвали MEDY по первым буквам четырех основных компонентов: метилцеллюлозы, этиленгликоля, диметилсульфоксида (ДМСО) и ингибитора Y27632.
Команда вырастила «мини-мозги» разного возраста, от четырех недель до более трех месяцев. Затем их заморозили в растворе MEDY, разморозили и наблюдали за ними еще несколько недель. Органоиды, сохраненные в MEDY, демонстрировали схожие паттерны роста и функционирования с теми, которые никогда не замораживались. Одна партия органоидов была заморожена в MEDY на целых 18 месяцев и все равно показала такую же защиту от повреждений после размораживания.
Исследовательская группа также заморозила образцы живой ткани мозга, полученные от пациента с эпилепсией, и обнаружила, что MEDY защищает их от повреждений. Этот процесс не нарушил структуру мозговых клеток и даже сохранил патологические особенности эпилепсии. Это важно, поскольку позволяет замораживать образцы для дальнейшего изучения или анализа без риска того, что повреждения, вызванные заморозкой, исказят результаты.
Новая технология позволит долгосрочно хранить органоиды и образцы мозга для биомедицинских исследований. В перспективе этот метод можно будет применять для заморозки целого головного мозга и других тканей.
