Voor het eerst zijn onderzoekers erin geslaagd het brein van een zoogdier te ontdooien dat ingevroren bewaard was. Dit brengt ons een klein stapje dichter bij het toepassen van dezelfde techniek bij mensen.
Foto: Kenneth Hayworth, Brain Preservation Foundation
Na de dood beginnen organen onmiddellijk te ontbinden. Dit proces verloopt trager wanneer het weefsel wordt gekoeld. Hiervan maken we ook gebruik wanneer we voedsel invriezen. Maar net als aardbeien die een beetje zompig worden als je ze laat ontdooien, is het ook moeilijk om bevroren hersenen in perfecte staat te houden. Aardbeien en hersenen bevatten veel water. Dat water vormt ijskristallen tijdens het bevriezen en beschadigt zo de cellen.
Boskikker
Sommige planten en dieren kunnen zich goed beschermen tegen de beschadigingen van bevriezing. Daarvoor maken ze gebruik van een cryoprotectant, een stof die werkt als een natuurlijk antivriesmiddel. De boskikker die tot hoog in het noorden van Amerika voorkomt, kan tijdens de winter bijna volledig bevriezen. Wanneer de temperaturen in de lente stijgen, ontdooit de kikker en begint het hart weer te kloppen. Dat de kikkers de bevriezing kunnen overleven, hebben ze te danken aan deze cryoprotectante stoffen.
‘Invasieve exoten bestrijden doet meer kwaad dan goed’
Het is doorgaans geen goed idee om invasieve exoten te bestrijden, stelt Menno Schilthuizen. Daarmee vertraag je het natuurlijke proces.
Deze stoffen kunnen tijdens experimenten ook worden toegevoegd aan organen om ze vervolgens te bevriezen. Het toevoegen van deze stoffen moet echter snel gebeuren. Voor hersenweefsel is dat een probleem. Wanneer de stoffen snel de hersenen binnenkomen, zorgt dat ervoor dat het brein vocht verliest en krimpt.
135 graden onder nul
Gregory Fahy en Robert McIntyre van het bedrijf 21st Century Medicine in California ontwikkelden een techniek die vochtverlies voorkomt en het brein in bijna perfecte staat bewaart. Hierbij wordt het bloed onmiddellijk uit de hersenen gehaald en vervangen door een fixatiemiddel dat glutaaraldehyde heet. Hierdoor stopt het ontbinden van de hersenen onmiddellijk en kan de cryoprocectant langzaam in de hersenen worden gebracht.
Daarna worden de hersenen bevroren tot 135 graden onder nul. Het brein komt hierdoor in een glasachtige staat en kan zo voor eeuwen bewaard blijven. Deze techniek werd door Fahy en McIntyr uitgevoerd op een konijnenbrein. Een week later ontdooiden ze de hersenen en bekeken het resultaat met een elektronenmicroscoop. De staat van de ontdooide hersenen vonden ze uitstekend. Ze ontvingen voor deze techniek een prijs van 26735 dollar van de Brain Preservation Foundation.
Herinneringen
De onderzoekers sneden het brein in dunne plakjes en zagen dat individuele verbindingen tussen de neuronen intact was gebleven. Van deze verbindingen wordt aangenomen dat ze essentieel zijn voor iemands persoonlijkheid en herinneringen. Vorig jaar werd al aangetoond dat ontdooide wormen voedselgeassocieerde herinneringen kunnen hebben wanneer deze verbindingen goed werden bewaard.
Kenneth Hayworth, voorzitter dan de Brain Preservation Foundation bevestigde ook dat de techniek van Fahy en McIntyre werkt. Maar hij benadrukt ook dat het ontdooide konijnenbrein niet functioneerde. ‘Dat was ook nooit het doel’, zegt hij. ‘Het doel was te demonstreren dat de structuur van hersenen lang bewaard kan blijven.’ Volgens Hayworth weerlegt dit onderzoek voorgaande suggesties dat extreem diep invriezen niet werkt en dat het onmogelijk is om synapsen tussen neuronen te behouden.
Een probleem van de techniek is dat de stof glutaaraldehyde wat de hersenen fixeert, een dodelijke stof is, zegt Joao Pedro Magalhaes van de universiteit in Liverpool. Hij coördineert het UK Cryonics and Cryopreservation Research Network. Dit betekent dat een brein dat op deze manier is behandeld niet kan worden teruggeplaatst in een levend lichaam, zegt hij.
Menselijke patiënten
Hoewel de techniek van het diep invriezen niet perfect is, hebben toch al meer dan 100 mensen wereldwijd zich laten invriezen door bedrijven als Alcor. ‘De nieuwe prijswinnende techniek is totaal verschillend van de techniek die andere bedrijven gebruiken’, zegt Hayworth. ‘Dit is nog maar een eerste stap in een lang proces van onderzoek en experimenten. Uiteindelijk kan onderzoek hiernaar eventueel bewijzen dat de techniek op menselijke patiënten toepasbaar is.’
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder:
- Nieuwe koeltechniek verlengt houdbaarheid donororganen
- Invriezen eierstok levert vruchtbaar resultaat
- Zes vragen over hoofdtransplantaties