Новые данные могут преодолеть главные препятствия для криоконсервации тканей в медицине

Разработка эффективного метода заморозки и хранения живых тканей могла бы изменить многие аспекты медицинской помощи и исследований. Однако при криоконсервации внутри клеток часто образуются кристаллы льда, что приводит к их гибели. В выпуске Biophysical Journal от 5 ноября исследователи сообщают о новых данных о процессах, ответственных за замерзание клеток в тканях. Эти знания могут в конечном итоге привести к новым подходам для предотвращения повреждения тканей при криоконсервации.

Долгое время главным препятствием было то, что в тканях, где клетки соединены между собой, вероятность кристаллизации отдельных клеток выше, чем у изолированных клеток. Ранее считалось, что в тканях кристаллы льда могут расти через мембранные каналы, называемые щелевыми контактами (gap junctions), что позволяет льду легко распространяться от клетки к клетке. Однако результаты нового исследования показывают, что механизм криоповреждения тканей гораздо сложнее.

Команда доктора Йенса Карлссона наблюдала за микроскопическим процессом замерзания внутри генетически модифицированных клеток и с помощью математических моделей показала, что щелевые контакты не всегда являются основным путем распространения кристаллов льда между клетками. Распространение льда от клетки к клетке также происходило при заморозке образцов тканей, в которых формирование щелевых контактов было подавлено. Авторы обнаружили, что значительную роль играют и межклеточные соединения другого типа — плотные контакты (tight junctions), где соседние мембраны «сшиты» рядами структур, похожих на заклепки.

С помощью высокоскоростной видеосъемки ученые обнаружили, что лед извне клеток иногда образует наноразмерные ответвления, которые могут проникать через барьеры, созданные плотными контактами. Последующее вторжение в пространство между клетками, по-видимому, способствует кристаллизации соседних клеток.

Эти неожиданные открытия могут помочь в производстве инженерных тканевых продуктов для трансплантатов. «Криоконсервация для предотвращения порчи живых тканевых конструкций во время хранения станет ключом к экономически эффективному массовому производству, контролю качества и логистике доставки этих жизненно важных продуктов», — говорит доктор Карлссон.