Criopreservação, preservação de células e tecidos por congelamento.
Sir Ian Wilmut: Educação e pesquisa em criopreservação
Wilmut foi criado em Coventry, uma cidade no histórico condado inglês de Warwickshire, e frequentou o Agricultural College da Universidade
A criopreservação é baseada na capacidade de certas moléculas pequenas entrarem nas células e evitar a desidratação e a formação de cristais de gelo intracelulares, que podem causar a morte celular e a destruição das organelas celulares durante o processo de congelamento. Dois agentes crioprotetores comuns são dimetilsulfóxido (DMSO) e glicerol. O glicerol é usado principalmente para a crioproteção de glóbulos vermelhos e o DMSO é usado para a proteção da maioria das outras células e tecidos. Um açúcar chamado trealose, que ocorre em organismos capazes de sobreviver à desidratação extrema, é usado para métodos de liofilização de criopreservação. A trealose estabiliza as membranas celulares e é particularmente útil para a preservação de espermatozóides, células-tronco e células sanguíneas.
A maioria dos sistemas de criopreservação celular utiliza um freezer de taxa controlada. Este sistema de congelamento fornece nitrogênio líquido em uma câmara fechada na qual a suspensão de células é colocada. O monitoramento cuidadoso da taxa de congelamento ajuda a prevenir a desidratação celular rápida e a formação de cristais de gelo. Em geral, as células são retiradas da temperatura ambiente para aproximadamente -90 ° C (-130 ° F) em um freezer de taxa controlada. A suspensão de células congeladas é então transferida para um freezer de nitrogênio líquido mantido a temperaturas extremamente baixas com nitrogênio na fase vapor ou na fase líquida. A criopreservação baseada na liofilização não requer o uso de congeladores de nitrogênio líquido.
Uma aplicação importante da criopreservação está no congelamento e armazenamento de células-tronco hematopoiéticas, encontradas na medula óssea e no sangue periférico. No resgate autólogo da medula óssea, as células-tronco hematopoiéticas são coletadas da medula óssea de um paciente antes do tratamento com quimioterapia em altas doses. Após o tratamento, as células criopreservadas do paciente são descongeladas e infundidas de volta ao corpo. Este procedimento é necessário, pois a quimioterapia em altas doses é extremamente tóxica para a medula óssea. A capacidade de criopreservar células-tronco hematopoiéticas melhorou bastante o resultado do tratamento de certos linfomas e malignidades tumorais sólidas. No caso de pacientes com leucemia, suas células sangüíneas são cancerígenas e não podem ser usadas para resgate autólogo da medula óssea. Como resultado, esses pacientes dependem de sangue criopreservado coletado dos cordões umbilicais de recém-nascidos ou de células-tronco hematopoiéticas criopreservadas obtidas de doadores. Desde o final dos anos 90, reconhece-se que as células-tronco hematopoiéticas e as células-tronco mesenquimais (derivadas do tecido conjuntivo embrionário) são capazes de se diferenciar em tecidos musculares esqueléticos e cardíacos, tecido nervoso e osso. Atualmente, existe um interesse intenso no crescimento dessas células nos sistemas de cultura de tecidos, bem como na criopreservação dessas células para terapia futura para uma ampla variedade de distúrbios, incluindo distúrbios dos sistemas nervoso e muscular e doenças do fígado e coração.
A criopreservação também é usada para congelar e armazenar embriões e espermatozóides humanos. É especialmente valioso para o congelamento de embriões extras que são gerados por fertilização in vitro (FIV). Um casal pode optar por usar embriões com reserva de cyropres para gestações posteriores ou no caso de a fertilização in vitro falhar com embriões frescos. No processo de transferência congelada de embriões, os embriões são descongelados e implantados no útero da mulher. A transferência de embriões congelados está associada a um aumento pequeno, mas significativo, do risco de câncer infantil entre crianças nascidas desses embriões.
A hipotermia profunda, uma forma de criopreservação leve usada em pacientes humanos, tem aplicações significativas. Um uso comum da indução de hipotermia profunda é para procedimentos cirúrgicos cardiovasculares complexos. Depois que o paciente é colocado em circulação extracorpórea completa, usando uma máquina coração-pulmão, o sangue passa por uma câmara de resfriamento. O resfriamento controlado do paciente pode atingir temperaturas extremamente baixas, em torno de 10–14 ° C (50–57 ° F). Essa quantidade de resfriamento efetivamente interrompe toda a atividade cerebral e fornece proteção para todos os órgãos vitais. Quando esse resfriamento extremo é alcançado, a máquina coração-pulmão pode ser parada e o cirurgião pode corrigir defeitos aórticos e cardíacos muito complexos durante a parada circulatória. Durante esse período, nenhum sangue circula dentro do paciente. Após a conclusão da cirurgia, o sangue é gradualmente aquecido no mesmo trocador de calor usado para o resfriamento. O aquecimento gradual de volta às temperaturas normais do corpo resulta na retomada das funções normais do cérebro e dos órgãos. Essa hipotermia profunda, no entanto, está muito longe do congelamento e da criopreservação a longo prazo.
As células podem viver mais de uma década se congeladas adequadamente. Além disso, certos tecidos, como glândulas paratireóides, veias, válvulas cardíacas e tecido aórtico, podem ser criopreservados com sucesso. O congelamento também é usado para armazenar e manter a viabilidade a longo prazo de embriões, óvulos e óvulos. Os procedimentos de congelamento usados para esses tecidos estão bem estabelecidos e, na presença de agentes crioprotetores, os tecidos podem ser armazenados por longos períodos de tempo a temperaturas de -14 ° C (6,8 ° F).
A pesquisa mostrou que animais inteiros congelados na ausência de agentes crioprotetores podem produzir células viáveis contendo DNA intacto após o descongelamento. Por exemplo, núcleos de células cerebrais de camundongos inteiros armazenados a -20 ° C (-4 ° F) por mais de 15 anos foram usados para gerar linhas de células-tronco embrionárias. Estas células foram subsequentemente utilizadas para produzir clones de ratinho.
