Durante décadas, o conceito de criopreservação foi incorporado à ficção científica, um importante artifício para enviar personagens em viagens ao futuro.
Um desafio aparentemente intransponível é o congelamento de tecidos biológicos complexos, especialmente o cérebro, sem causar danos catastróficos e irreversíveis.
Um estudo inovador deu agora um passo importante para superar este obstáculo, restaurando com sucesso a atividade funcional no tecido cerebral congelado, uma conquista que coloca em foco certas possibilidades futuras.
A principal barreira para a criopressão do cérebro é a formação de cristais de gelo.
À medida que a água se acumula na delicada composição celular, estes cristais expandem-se, perfurando membranas, perturbando a complexa rede de neurónios e, em última análise, destruindo as ligações que sustentam o pensamento, a memória e a consciência.
Esta destruição torna o tecido descamado incapaz de desempenhar qualquer função significativa.
No entanto, uma equipe de neurologistas da Universidade de Erlangen-Nuremberg, na Alemanha, superou esse problema recorrendo a uma técnica conhecida como vitrificação.
Este processo resfria o tecido tão rapidamente que impede a formação total de gelo e, em vez de cristalização, os fluidos dentro e ao redor das células se transformam em um estado vítreo e amorfo, interrompendo efetivamente todo o movimento molecular e preservando a estrutura do tecido.
No filme Passageiro, o sono criogênico é a tragédia central: Jim Preston desperta de sua cápsula de hibernação há 90 anos, forçando-o a lutar contra um isolamento insuportável e a escolha devastadora de destruir outro passageiro que sofre o mesmo destino.
A equipe aplicou esse método a fatias finas do hipocampo do camundongo, uma região importante para o aprendizado e a memória, resfriando-as a -196 graus Celsius (cerca de -321 graus Fahrenheit) com nitrogênio líquido.
As amostras foram então armazenadas neste estado de vidro por um período de dez minutos a uma semana inteira.
O verdadeiro teste veio com o reaquecimento. Os pesquisadores descongelaram cuidadosamente pedaços de cérebro e examinaram se restavam quaisquer sinais de vida. A análise microscópica mostrou que os finos processos da membrana neuronal e sináptica estavam intactos.
Outros testes mostraram que as mitocôndrias, a minúscula fonte de energia dentro das células responsável pelo metabolismo, funcionavam sem sinais de danos, revelou um estudo recente. Anais da Academia Nacional de Ciências (PNAS).
A equipe conseguiu registrar a atividade elétrica dos neurônios. As células responderam à estimulação elétrica de uma maneira próxima do normal, embora com alguns desvios moderados em relação às amostras de controle descongeladas.
Mais importante ainda, os investigadores observaram evidências de potenciação de longo prazo (LTP), um processo que envolve o fortalecimento das sinapses que é considerado uma base celular para a aprendizagem e a memória.
Esta descoberta sugere que não apenas os neurônios individuais estavam vivos, mas também que o conhecimento subjacente a alguns circuitos funcionais complexos estava intacto.
Para alcançar este avanço, a equipa de investigação alemã começou com fatias finas do hipocampo do rato, uma região importante para a memória.
O filme Alien envolve sono criogênico com consequências devastadoras. Ripley acorda 57 anos depois e descobre que sua filha envelheceu e morreu sem ela
Eles foram imersos em um potente coquetel de agentes crioprotetores (CPA) que foram introduzidos na etapa de prevenção de choque.
Depois de totalmente carregadas, as fatias são imersas em um cilindro de cobre resfriado por nitrogênio líquido. Neste estado, todo o movimento molecular é completamente interrompido por até uma semana.
O reaquecimento era tão importante quanto o congelamento. Para evitar a formação de gelo à medida que o tecido retornava ao estado líquido, as fatias foram aquecidas de forma incrivelmente rápida, a uma taxa de 80 °C (176 °F) por segundo em uma solução quente.
Depois de descongelado, o potente coquetel químico foi cuidadosamente lavado de forma a evitar que as células absorvessem água muito rapidamente e explodissem.
A equipe então tentou transformar o cérebro inteiro de um rato em um estado semelhante ao vidro. Uma barreira importante era a barreira hematoencefálica, o sistema de defesa natural do cérebro. Isso permite que a água passe facilmente, mas bloqueia moléculas maiores de CPA.
A solução dos pesquisadores foi perfundir alternadamente os vasos sanguíneos do cérebro com produtos químicos protetores e uma solução transportadora.
Este método carrega o tecido uniformemente sem causar desidratação catastrófica ou subsequente inchaço grave.
Após o reaquecimento, o tecido é testado através de uma bateria rigorosa para verificar se sobrevive.
Eles mediram o consumo de oxigênio para garantir que a central elétrica da célula, as mitocôndrias, ainda estivesse funcionando.
Eles usaram microscópios eletrônicos poderosos para verificar se as delicadas conexões entre os neurônios, chamadas sinapses, estavam intactas. E, o que é mais importante, inseriram pequenos eletrodos para estimular as células e ouvir as respostas.
Uma equipe de neurocientistas da Universidade de Erlangen-Nuremberg, na Alemanha, congelou tecido cerebral usando uma técnica conhecida como vitrificação (imagem de estoque).
No tecido normal (preto) e no tecido exposto apenas a produtos químicos protetores, mas não congelado (azul), as respostas se fortaleceram a cada pulso, um sinal de plasticidade saudável a curto prazo. Mas em tecidos que passam por um processo completo de congelamento e descongelamento (vermelho), essa potencialização é silenciada. Isso garante que a mudança venha da vitrificação e não apenas da exposição química
Notavelmente, não só os neurónios individuais podiam disparar em resposta ao estímulo, mas os circuitos complexos subjacentes à aprendizagem e à memória ainda funcionavam.
As observações foram limitadas a algumas horas, porque as fatias cerebrais encolhem naturalmente após o descongelamento, e o trabalho foi feito em seções finas de tecido, e não em cérebros vivos inteiros.
Mritunjay Kothari, um engenheiro mecânico especializado em criobiologia, disse à Nature: “É um progresso como este que lentamente transforma a ficção científica em possibilidade científica”.
No entanto, acrescentou que aplicações como o armazenamento a longo prazo de grandes órgãos ou mamíferos estão “muito além das capacidades do estudo”.
No entanto, as implicações para a saúde e os medicamentos são significativas. Esta pesquisa abre novos caminhos para proteger o cérebro após lesões graves ou durante doenças, onde a indução de um estado protetor e suspenso pode ganhar um tempo valioso para o tratamento.
Sugere também que os investigadores poderiam potencialmente permitir o armazenamento a longo prazo de cérebros de dadores para investigação ou, mais realisticamente, para outros órgãos críticos para transplante.
Este estudo fornece a evidência mais forte até agora de que a sua ciência básica pode estar a ser construída lentamente.
