Вы - новичок

и хотите больше узнать о движении или вступить в него

Вы - активист

и вас интересует жизнь движения

Вы - инвестор

и вы заинтересовались проектами движения и возможностью финансирования

Вы - журналист

и ищете информацию или хотите взять интервью

Крионика: современное состояние и перспективы (2008 год)

Дата опубликования статьи: 11.07.2008

Юрий Пичугин - научный сотрудник Института крионики (Cryonic Institete. USA)

Большинство имморталистов уверены, что наступит время, когда наука настолько глубоко познает биологическую организацию человека, что сможет непосредственно и радикально управлять ею: человек не будет болеть и стареть, он будет жить столько, сколько он захочет. Но как дожить до этого времени, если оно наступит может быть не раньше ста, а может быть и двести лет? Только крионика может дать живущим сейчас людям шанс на бессмертие: сохранить их тела для будущего оживления и преобразования в бессмертных существ, которые будут обладать сверхчеловеческим совершенством. Поэтому в настоящее время крионика должна стать основным направлением в системе современного научного иммортализма.

Крионика занимается сохранением тел людей (после их юридически зарегистрированной смерти) в жидком азоте при температуре минус 196 градусов Цельсия с целью последующего восстановления их жизненных процессов с помощью научных достижений будущего. Крионические технологии основываются на науке криобиологии. Криобиология изучает влияние холода, замораживания на биологические объекты. Основной целью этой науки является поиск возможности осуществления длительной, но обратимой остановки жизни с использованием ультранизких температур.

Криобиология относительно молодая наука. Она появилась в 1949 году, когда был открыт первый криопротектор - глицерин. Криопротекторы – это защитные вещества, которые способствуют предохранению клеток и тканей от повреждающего действия замораживания. Основной повреждающий фактор замораживания есть кристаллизация воды. Криопротекторы видоизменяют кристаллизацию воды и могут полностью предотвратить ее (процесс стеклообразования, или  витрификации).

Успехи криобиологии были значительные для сохранения различных клеточных суспензий, но не для сохранения тканей и органов. Растущие кристаллы льда при замораживании воды могут отодвигать клетки в  суспензиях в незамерзающие каналы, в которых концентрируются криопротекторы. При температуре -130°С жидкость в каналах, содержащая концентрированные криопротекторы, витрифицируется без повреждения клеток. Рост кристаллов льда в тканях начинается в межклеточном пространстве, которое очень незначительное по сравнению с клеточной массой. Клетки в тканях в процессе кристаллизации воды почти сразу начинают повреждаться, потому что связаны друг с другом и не могут отодвигаться льдом. С 1985 года прогресс в криоконсервировании тканей и целых органов возрос благодаря открытию доктором Феи (США) относительно нетоксичных смесей криопротекторов для осуществления витрификации тканей и органов. 

Основная проблема нахождения нетоксичных смесей криопротекторов заключается в том, что для стабильной витрификации требуется высокие концентрации криопротекторов от 55% до 65%. Криопротекторы должны быстро проникать в ткани, значит они должны иметь маленькие размеры. Они также должны хорошо связывать воду, не давая ей кристаллизоваться, то есть обладать сильными гидрофильными свойствами. В 1993 я опубликовал статью, в который доказал, что поиск таких криопротекторов исчерпан. Уже невозможно найти лучших криопротекторов, чем диметилсульфоксид, глицерин, этиленгликоль и его трех метильных производных, а также двух метильных производных формамида. Однако даже такие нейтральные вещества или их смеси всё-таки обладают небольшой токсичностью в высоких концентрациях, которые необходимы для витрификации тканей и органов.

Успешная витрификация органов для трансплантации есть наиболее трудная и сложная проблема для криобиологии, не говоря уже о успешном восстановлении целого организма после криоконсервирования. Мировой лидер в области криоконсервирования органов для трансплантации (особенно почки) доктор Феи в течение 20 лет бился над этой проблемой и так и не смог полностью решить её. До сих пор не разработан метод криоконсервирования органов, которые были бы полностью пригодны для трансплантации, хотя в экспериментах клетки почек кролика выживали на 95-99%. При пересадки эти почки со временем перестают функционировать.

Для крионики наиболее важно сохранить мозг человека. Мозговая ткань – это самая ранимая и чрезвычайно подверженная ишемии ткань из всех биологических тканей. Когда в 1999 году Феи пригласил меня в США практически осуществлять «Прометеев проект», целью которого была криоконсервирование срезов гиппокампа крыс, нейрофизиологи и криобиологи заявили, что это невозможно. Мы с нуля бились над этой проблемой два с половиной года и в 2001 году добились поразительного успеха: тонкие срезы мозговой ткани крыс были восстановлены после витрификации на 100% согласно калия натриевому критерию жизнеспособности ткани. По существу,  нами была создана новое направление в науке нейрональная криобиология.

Калия натриевый критерии жизнеспособности мозговой ткани гиппокампа основан на том, что в норме (в контроле) отношение концентрации ионов калия к концентрации ионов натрия равно 3. Это отношение уменьшается с уменьшением выживаемости ткани и равняется 0,12, если ткань мертва.    

Мы пытались опубликовать столь успешные результаты в научном журнале NeuroReport, который публикует статьи в течение полгода для того, чтобы быстрее привлечь внимание нейрофизиологов для более углубленного изучения жизнеспособности криоконсервированной мозговой ткани. Однако этот журнал отказал нам в публикации нашей статьи, ссылаясь на то, что нейрофизиологов эта тема не интересует! Сначала они говорили покажите нам успешное консервирование такой ранимой ткани как мозговая и что это не возможно. А когда мы им это показали, они сказали, что их это не интересует!

Наша статья вышла только в начале 2006 года в международном журнале Cryobiology (http://www.21cm.com/pdfs/hippo_published.pdf) и тоже не вызвала сенсации среди криобиологов. Ни один специализированный криобанк мозговой ткани не заинтересовался нашими результатами. (Действительно, зачем пытаться успешно криоконсервировать мозги, когда у многих людей они отсутствуют?!) Но наши разработки легли в основу крионического витрификационного метода для компании Алкор (2004 год).

В середине 2001 года я перешел работать в Институт крионики (США, штат Мичиган) для, того чтобы самостоятельно развивать нейрональную криобиологию, потому что у меня с Феи были разные научные парадигмы. За 2001 – 2004 годы я изучил все возможные смеси лучших криопротекторов и нашел витрификационную смесь не хуже, чем смесь доктора Феи. В 2005 году я разработал витрификационный метод Института крионики.

Я работал со срезами гиппокампа крыс, но, когда я начал работать с целым мозгом, оказалось, что существуют большие различия между криоконсервированием тонких срезов мозговой ткани и криоконсервированием целого мозга. Главная проблема была в том, что даже наилучшие витрификационные смеси плохо проникали через гематоэнцефалический барьер, вызывая при этом сильное обезвоживание мозга (до 70%), которое приводило к резкому снижению выживаемости мозговой ткани после криоконсервирования. Этой проблемы не было для тонких мозговых срезов так, как криопротекторы свободно проникали в них простой диффузией, а не через кровеносные сосуды, как это было при перфузии целого мозга. 

В течение 2005 – 2007 года я успешно решил эту проблему и впервые в мире добился 65% выживаемости мозговой ткани после витрификации целого мозга крыс. Я нашел вещества, которые я назвал модификаторами гематоэнцефалического барьера, или ГЭБ модификаторами. Из 20 подобных веществ были найдены два наилучших вещества, с применением которых я разработал новый метод криоконсервирования целого мозга. Наилучшее методы криоконсервации целого мозга крыс без применения ГЭБ модификаторов могли дать только 10-20% выживаемость мозговой ткани.          

Я приведу ещё пример высокой эффективности ГЭБ модификаторов. 35-40% этиленгликоль при определенных условиях нетоксичен для мозговых срезов крыс. Они могут выживать на 100% после экспозиции с этиленгликолем при 0°С. Однако выживаемость мозговой ткани падает до 40%, если перфузировать целый мозг крыс при той же температуре в результате сильного обезвоживания мозга. Если я при перфузии применял ГЭБ модификаторы и мозг не обезвоживался, то выживаемость мозговой ткани была 100%, как в случае с мозговыми срезами!

40% концентрация этиленгликоля недостаточна для  витрификации. Оригинальная 65% витрификационная смесь с моими ГЭБ модификаторами более токсична, чем 40% этиленгликоль, но я знаю, как добиться 90%, а, может быть, и 100% выживаемости целого мозга вместо достигнутых 65%. Для этого нужно более совершенное оборудование, чем то, что я имел в Институте крионики. Сами ГЭБ модификаторы нетоксичны.

Итак, как показали исследования в перспективе крионика может получить криоконсевирующие технологии, которые позволят сохранять до 90-100% клеток мозга человека. В настоящее время достижения нейрональной криобиологии намного опережают существующие крионические технологии. Проанализируем современное состояние крионических технологий и их перспективы.

В мире существуют только три крионических компаний: две в США (Институт крионики и Алкор) и одна в России (Криорус). Криорус - недавно созданная компания (2005 год), у которой пока еще примитивная технология.

Я опишу крионические технологии по стадиям их применения.

1. Предварительная подготовка пациентов к криоконсервированию.

1.1 Тип крионирования.

Прежде всего пациент должен выбрать тип крионирования. (Термин крионирование есть простое сокращение термина криоконсервирование). Алкор и Криорус предлагают крионировать целое тело или только голову. Институт крионики крионирует только целые тела.

Достаточно крионировать только голову, потому что тело можно вырастить клонированием из сохраненного ДНК. Технически очень трудно крионировать голову и тело одновременно. Нужно крионировать только голову, потому что крионирование остальной части тела намного ухудшает крионирование головы.

1.2 Юридическое разрешение на крионирование пациента и время начала крионирования.

Очень важное значение имеет как можно раньше начать охлаждать голову пациента после юридической регистрации "смерти" пациента. Поэтому нужно всё подготовить заранее для этого этапа крионирования.

1.2.1 Идеальный вариант.

Сразу же после юридической регистрации "смерти" пациента опытный хирург подготавливает сонные артерии и яремные вены для перфузии головы. Ещё незадолго до "смерти" пациента нужно ввести в тело гепарин для предотвращения образования тромбов при перфузии. Перфузия головы специальным холодным раствором очень быстро может охладить голову до 0°С, тем самым предохраняя клетки мозга от разрушительного действия тепловой ишемии. Простое обкладывание головы пакетами со льдом есть намного менее эффективный метод охлаждения головы, чем перфузионный метод.

Я специально исследовал влияние тепловой и холодовой ишемии мозговой ткани крыс в Институте крионики (ИК). Об этих и других моих работах смотрите сайт ИК www.cryonics.org

1.3 Начало перфузии витрифицирующими смесями (ВС).

Начинать перфузию охлаждённой головы желательно как можно раньше. Однако обычно пациента приходиться перевозить из больницы или дома, где была зарегистрирована "смерть" пациента в специализированную перфузионную лабораторию. Состояние клеток быстро охлажденного мозга (до 0°С) начинает ухудшаться после 3-4 часов холодовой ишемии, поэтому для наилучших результатов необходимо начать ВС перфузию в этот временной интервал.

1.4 Обычная практика предподготовки пациентов в крионических компаниях.

Большинство клиентов крионических компаний не понимают критическую роль ишемии, или относятся к этому безответственно, надеясь на нанотехнологию как на бога. Хотя в США существует компания, которая специально занимается предподготовкой пациентов. Она называется Suspended animation Приостановленная жизнь (ПЖ).

На платные услуги этой компании могут подписываться как пациенты Алкор, так и пациенты ИК. Когда состояние клиента ПЖ становиться критическим, то есть близким к смерти, ПЖ команда выезжает к этому пациенту и подготавливает всё для быстрого охлаждения тела. Затем они ждут, когда врач зафиксирует "смерть" пациента, и сразу после этого они вводят гепарин. Иногда врачи разрешают вводить гепарин до объявления "смерти" пациента.

Компания ПЖ не пользуется наиболее быстрым методом охлаждения тела путем холодовой перфузии, потому что этот метод более сложен, чем метод охлаждения тела путем погружения его в ледяную ванну и подключения аппарата кардиопульмонарной стабилизации. Этот метод дает более медленное охлаждение тела, чем перфузионный, но ПЖ компания считает, что их метод достаточен для получения хороших результатов.

После охлаждения пациента транспортируют в Алкор или ИК для ВС перфузии и последующего хранения в жидком азоте. Часто транспортировка длиться дольше, чем 4 часа, поэтому клетки мозга начинают терять свою жизнеспособность.

Услуги компании ПЖ стоят очень дорого и, поэтому у нее немного клиентов. Алкор и ИК предлагают их клиентам более дешевый вариант. Они призывают своих пожилых клиентов переехать жить в район их расположения (Алкор,  Феникс, Аризона; ИК, Детройт, Мичиган). Однако немногие это сделали. Обычно крионические пациенты имели 2-7 часовую тепловую ишемию и плюс 20-30 часов холодовую ишемию.   

2. Методы перфузии человеческой головы витрификационными смесями. 

Пока даже в экспериментах на мелких животных не удавалось витрифицировать их тела, из-за невозможности осуществить достаточное насыщение тела с витрифицирующими смесями криопротекторов. Мозг в отличие от остального тела может быть относительно легко насыщен витрифицирующими смесями. 

2.1 Применение ГЭБ модификаторов.

Во время ишемии гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) повреждается и начинает более свободно пропускать криопротекторы без значительного обезвоживания мозга. Мои эксперименты на головах крыс и овец показали, что 12 часовая холодовая ишемия почти полностью повреждает ГЭБ. Выживаемость клеток мозга падает до 40% и выживают глиальные клетки, а не нейроны, потому что глиальные клетки более устойчивы к ишемии, чем нейроны. Значить, имеет смысл применять ГЭБ модификаторы только для мозга с менее чем 12 часов холодовой ишемией.

2.2 Параметры ВС перфузии.

Для того чтобы получить максимальную выживаемость клеток мозга, необходимо строго выполнять правильную процедуру ВС перфузию. Я перечислю параметры перфузии мозга с витрифицирующими смесями. 

  1. Состав витрифицирующей смеси.
  2. Объёмы и концентрации перфузионных растворов.
  3. Температура головы и перфузионных растворов.
  4. Перфузионное давление и скорость перфузии. Вязкость растворов при различных температурах.
  5. Методы контроля степени насыщения мозга витрификационной смесью.

Рассмотрим эти параметры и методы подробней в описании наилучшей, перспективной процедуры ВС перфузии.

2.2.1. Состав витрифицирующей смеси.

Крионическая компания Алкор купила у исследовательской компании Медицина 21-го Столетия (21СМ) лицензию на использование витрифицирующей смеси М22. М22 и сходные смеси, содержащие диметилскльфоксид (ДМСО), этиленгликоль и амиды, были запатентированы доктором Феи и продаются только с покупкой лицензии. Ссылки на точный состав этих смесей можно найти на сайте 21 СМ ( www.21cm.com ). Закон США не разрешает приготавливать и использовать патентные смеси без покупки лицензии. Даже если вы купили лицензию на использование этих смесей, вы должны покупать готовые смеси от компании 21СМ, что стоит в 10 раз дороже, если бы вы их приготовили сами. Стоимость М22 витрифицирующей смеси для перфузии одной головы пациента стоит $16.000!

Путем тщательных экспериментов на головах крыс и овец я нашел, что витрифицирующая смесь, состоящая только из этиленгликоля и ДМСО (1:1) показала себя не хуже, чем витрификационные смеси 21СМ. Точный состав этой смеси и процедуры ВС перфузии можно найти на сайте ИК. Стоимость этой витрифицирующей смеси для перфузии одной головы пациента стоит всего около $100! И никаких лицензий, потому что эта смесь не запатентирована. 

2.2.2. Объёмы и концентрации перфузионных растворов.

Объёмы перфузионных растворов зависят от степени насыщения мозга криопротекторами. Для того чтобы избежать возможных повреждений клеток от осмотического шока, повышать концентрацию криопротекторов нужно постепенно от 0% до 70%. Для этого должен использоваться специальный аппарат. Проще, но, может быть, несколько хуже для клеток вводить перфузионные растворы по стадиям с дискретными повышающимися концентрациями, как это делает ИК. 

В начале вводиться этиленгликоль без ДМСО от 0% до 35% с одновременным синхронным понижением температуры перфузионных растворов от 0°С до -10°С. На этой стадии вводятся и ГЭБ модификаторы. Этиленгликоль менее токсичный, чем ДМСО. Так как токсичность криопротекторов для клеток уменьшается с понижением температуры, более токсичный ДМСО должен вводиться в голову при пониженной температуре. ДМСО постепенно вводится от 0% до 35% в 35% этиленгликоль с одновременным синхронным понижением температуры перфузионных растворов от -10°С до -50°С.    

Это перспективная, а не существующая технология, так как для её осуществления необходимо сложное и дорогое оборудование. Сейчас перфузия выполняется только при 0°С, что существенно снижает выживаемость клеток мозга (85% выживаемость с температурой перфузии -25°С на последней стадии и только 40% при 0°С).   

2.2.3. Температура головы и перфузионных растворов.

Для перспективной, совершенной перфузионной технологии необходимо создавать температуру головы и перфузионных растворов равной температуре замерзания соответствующих перфузионных растворов. Это необходимо для того, чтобы максимально понизить токсическое действие криопротекторов. Для этого нужна специальная криогенная камера, в которой будет перфузироваться голова пациента и которая будет понижать температуру камеры синхронно с процессом перфузии. Некоторое избыточное количество перфузионных растворов должно использоваться для наиболее быстрого, эффективного охлаждения головы. Введение конечной, 70% витрифицирующей смеси должно происходить при максимально возможной низкой температуре от -30°С до -50°С.

2.2.4. Перфузионное давление и скорость перфузии. Вязкость растворов при различных температурах.

Скорость перфузии определяется перфузионным давлением, которое сильно зависит от вязкости перфузионных растворов. Вязкость растворов резко повышается с понижением температуры растворов. Если поддерживать давление перфузии равным физиологическому (120 мм Нg), то скорость перфузии нужно резко снижать, что резко уменьшает эффективность перфузии.

Однако правило 120 мм Нg наиболее вероятно верно только для температуры 36,6°С. При +10-0°С сосуды становятся более твердыми и более устойчивыми к повышенному перфузионному давлению, поэтому патологоанатомы перфузируют холодные трупы при повышенном давлении до 600-700 мм Нg. Александр Пульвер предложил использовать повышенные перфузионные давления для крионической перфузии голов пациентов. Это предложение необходимо проверить. Наиболее вероятно оно будет правильным. Тогда эффективность перфузии при низких температурах -30°С до -50°С резко возрастёт, и в перспективе можно будет достичь 90-100% сохранность клеток мозга. Это в перспективе, а на настоящее время в крионики применяется только перфузионное давление 120 мм Нg.

2.2.5. Методы контроля степени насыщения мозга витрификационной смесью.

Современный, несовершенный контроль степени насыщения мозга витрификационной смесью осуществляется по показателю преломления растворов, вытекающих из вен и трепанационных отверстий в черепе. Для стабильной витрификации мозга необходимо равномерно насытить его 60-65% витрификационной смесью. Для более быстрого насыщения используется 70% ВС. Введение этого раствора заканчивается, когда показатель преломления растворов, вытекающих из трепанационных отверстий в черепе будет соответствовать 65% витрификационной смеси. Этот метод был в первом приближение проверен прямым тестированием витрификации небольших кусочков порезанного овечьего мозга после его ВС перфузии. Он дал хорошие результаты. Однако овечий мозг (средний вес 90 грамм) не есть человеческий мозг (средний вес 1400 грамм). Показатель преломления растворов, вытекающих из трепанационных отверстий в черепе, есть только интегральный критерий степени насыщения мозга криопротекторами. Мы не можем знать степень насыщения мозга витрифицирующей смесью в каждой точке или хотя бы в каждом небольшом объёме мозга (например, 1 кв. см) в процессе перфузии для контроля её успешного завершения. Для совершенной криоконсервации человеческого мозга нужно, чтобы каждый микро регион мозга был витрифицирован.

В перспективе нужно найти подходящие сканирующие методы контроля насыщения человеческого мозга криопротекторами, например магнитно-ядерную спектроскопию.   

3. Завершающие этапы криоконсервирования человеческих голов.

После достаточного насыщения мозга витрифицирующей смесью нужно как можно быстрее охладить мозг до -130°С для того, чтобы минимизировать токсическое действие криопротекторной смеси. При этой температуре желательно и хранить витрифицированный мозг. Однако это технически сложнее, чем хранение в жидком азоте. Хранение витрифицированного мозга при -130°С позволит избежать его растрескивания при охлаждении от  -130°С до -196°С. Чтобы минимизировать или даже полностью избежать растрескивания витрифицированного мозга, нужно применять сверх медленные скорости охлаждения (1-0,2°С в час) в области температур от  -130°С до -196°С.  Для всего этого нужно современная криогенная техника.

Заключение.

Я уверен, что уже в настоящее время современные достижения нейрональной криобиологии и криогенной и медицинской техники позволят достичь около 100% выживаемости клеток мозга. Однако сейчас эти достижения значительно опережают современное, несовершенное состояние крионических технологий и техники для их осуществления. Я думаю, что необходимы инвестиции порядка одного миллиона долларов в такую крионическую компанию как Криорус, чтобы создать совершенные крионические технологии.   

Основное отличие криобиологии от современной крионики заключается в том, что криобиология использует естественные восстанавливающие ресурсы биологических объектов для того, чтобы преодолеть негативные последствия их криоконсервирования. Современная крионика надеется в основном на искусственные методы восстановления функционирования организма человека, которые могут появиться в будущем. Криобиология в основном пользуется только спонтанным восстановлением жизнедеятельности клеток. Крионика надеяться, что будущие технологии целенаправленно будут ремонтировать клетки и ткани на молекулярном уровне.

Только крионика может дать ШАНС на физическое бессмертие уже живущим ныне людям. Мы не хотим ничего приукрашивать: речь идет именно только о шансе как о вероятной возможности, а не как о гарантии. Но лишь путем крионической остановки процессов умирания организма человека, “юридически объявленного умершим”, и сохранения его тела в жидком азоте, этот человек может попасть в то светлое будущее вечной молодости и счастья.

Хотя современная криобиология еще пока не в состоянии успешно криоконсервировать отдельные органы человека и животных для трансплантации, это уже не влияет отрицательно на возможность восстановления замороженных тел людей, потому что есть большая вероятность отремонтировать все повреждения от криоконсервирования с помощью молекулярной инженерии в будущем. По крайней мере, ведущие авторитеты в области нанотехнологии - Дрекслер, Минский, Меркл - настолько уверены в этом, что уже сами подписались на крионические услуги. Однако не нужно превращать разумную веру в будущую силу нанотехнологии в своего рода религию и духовную наркоманию. Нужно использовать более совершенные крионические технологии для того, чтобы повысить вероятность оживления крионированных пациентов в будущем.