I science fiction-verdenen er ideen om, at mennesker fryses ned for at kunne vækkes til live igen i fremtiden, et velkendt fænomen.
Selvom det synes langt væk fra os at stoppe det biologiske ur eller forårsage en langvarig dvaletilstand, kan vi allerede nu fryse celler, væv og organer ned, hvilket har en enorm betydning for den medicinske verden.
For eksempel er en de største udfordringer i en organtransplantation, at organet ikke forringes for meget, inden det indsættes i modtageren.
Der er også typisk mangel på blod og blodplasma, som er nødvendigt til mange operationer. Dette er kompliceret, da røde blodlegmer kun kan oplagres i 42 dage og blodplader i 8 dage.
Dette kan sammenlignes med de udfordringer, der også er med dybfrosne fødevarer, da det kan være svært at rationere fødevarerne ud på et helt år, når forsyningen varierer.
Vand giver ny viden om lagring af celler og væv
Nye fremskrift inden for stamcelleforskning og regenererende medicin, samt en aldrende befolkning, har skabt et større behov for lagring og transportering af celler og væv.
Og meget af denne viden kommer fra en forståelse af, hvad to tredjedele af vores krop består af: nemlig vand.
Vand kan være dødeligt, når celler fryses ned
Tilbage i 1950'erne formåede Polge og Lovelock at nedfryse sædceller, der stadig kunne bruges til at fertilisere æg, når de blev optøet.
Det var en bemærkelsesværdig præstation, og den danner grundlag for nutidens reagensglasbehandling og dyreavling.
Deres præstation overvandt det største problem ved at nedfryse celler, nemlig at is danner krystaller. Faktisk talt er vand og is ret unikt.
Som vi lærte i skolen, er fast form mere kompakt end væske, som er mere kompakt end gas. Men alligevel kan isbjerge flyde. Det understreger, hvordan iskrystaller bruger mere plads, og derfor har en lavere densitet, end vand.
Det kan være dødeligt, når celler fryses ned, både fordi de kan udvide sig, og fordi det koncentrerer saltet i cellerne. For at undgå dette, har forskere fundet forskellige løsninger.
To løsningsmodeller - stadig behov for flere
En af dem er at tilføje organisk opløsningsmiddel, der ændrer vands opførsel, så det danner en glaslignende substans i stedet for en krystal. Det reducerer de skader, som frysning forårsager.
En anden løsning er at ændre hastigheden af cellernes frysning, så de kan dehydrere og på den måde sænke vandets volumen og dermed omfanget af udvidelsen.
Disse metoder har været en succes for flere tusind fødsler fra frosne embryoner.
Til trods for denne succes er der mange celler og væv, der ikke kan fryses ned, og der ville være en klar fordel ved at reducere mængden af organisk opløsningsmiddel i de celler.
Antifrost kan stoppe dannelsen af iskrystaller
Ideelt set skulle det organiske opløsningsmiddel fjernes før transplantationen. Derfor leder mange forskere efter inspiration i naturen: Flere frøarter kan for eksempel overleve at blive frosset ned ved at producere en høj koncentration af sukker til at beskytte deres celler.
Min interesse ligger i de såkaldte antifrys glykoproteiner, der gør det muligt for fisk at overleve i det arktiske ocean, der er under frysepunktet.
Et af antifrys glykoproteinets egenskaber er, at de ikke kun sænker temperaturen af vand (ligesom antifrost for biler), de stopper også dannelsen af iskrystaller, der kan dannes i fisken eller trænge ind gennem fiskens gæller.
Antifryseproteinerne er dyre og svære at fremstille
Dannelsen af iskrystaller under optøning af de frosne celler er et stort problem, der har været medvirkende til mange fryseforsøg, der har været en fiasko.
Det virker derfor åbenlyst at tilsætte antifryseproteinerne for at forbedre processen. Dette har stor betydning og har alle muligheder for kunne anvendes.
For eksempel kan vores tunge opfange krystaller på omkring 50 mikrometer, så isindustrien har sikret sig, at alle krystaller i is er mindre end dette for at give isen den rigtige konsistens. Der har været meget forskning inden for tilsætningsstoffer, der kaldes is-struktur-proteiner for at opnå dette.
Men der er også et problem ved antifryseproteiner. De er nemlig dyre og svære at fremstille kemisk. For at gøre noget ved dette, har mit forskningshold og andre udviklet syntetiske polymer – vandopløseligt plast – der kan udføre det samme som antifryseproteiner.
En dag kan vi redde liv
Helt bemærkelsesværdigt ser vi en fremgang i nedfrysningsprocessen, når vi tilføjer de syntetiske polymer til blodceller. Vi håber derfor, at det kan hjælpe os med at forbedre opbevaringen af en række celletyper.
Næste gang du putter en isterning i din drink, og den flyder, så tænk på, hvor bemærkelsesværdigt det er. Overvej også, hvor bemærkelsesværdigt det er, at liv kan trives i temperaturer under frysepunktet, når vi ifører os huer og jakker, så snart dagene bliver kortere.
Ved at værdsætte disse fakta sætter vi pris på evolutionen og stiller interessante videnskabelige spørgsmål, der måske kan hjælpe os med at redde liv en dag. Eller måske endda lagre os selv.
Men i øjeblikket er det tættere på science fiction end videnskabelig fakta.
Matthew Gibson hverken arbejder for, rådfører sig med, ejer aktier i eller modtager fondsmidler fra nogen virksomheder, der vil kunne drage nytte af denne artikel, og har ingen relevante tilknytninger. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation.
Oversat af Ida Kløvgaard
