İnsan Dondurmak Mümkün mü?

Uzun süredir üzerinde durduğum ve çaLıştığım bir konuyu sizinLe payLaşmak istedim..
merakLısına zevkLi geLecektir..

Hemen söyleyeyim; prensip olarak evet. hatta yeteri kadar genç ise (embriyonal dönem, ilk beş gün) günümüzde pratik olarak da evet. ama biraz değinmeye çalışacağım gibi, pek pürüzsüz bir yol değil.

kısa tarihçe

çok eskiden beri cesetlerin soğukta daha geç bozulduğu biliniyordu ve buna bağlı olarak da binlerce yıldır insanlarda dondurularak canlılıklarının korunabileceği fikri ve çabası olmuştu. ancak bu çabalar, yeterli bilgi ve teknik olanaklar olmadığından simyacıların altın elde etmek için yüzyıllarca akıllarına gelen her şeyi deneyip başarısız olmalarına benzeyen bir süreçle seyretti.

ilk defa spallanzani adlı bir biyolog, nisbeten erken sayılabilecek bir zamanda (1776) bu konuda başarılı bir deney gerçekleştirdi. kurbağaların spermlerini dondurup çözdükten sonra canlı kaldıklarını gözlemledi. 1942'de hoagland ve pincus shettles, bu yöntemi insan spermlerinde başarılı bir biçimde uyguladılar. 1949 yılında polge, gliserolün kriyoprotektan özelliğini bulguladı ve çiftlik hayvanlarında kaliteli dölün saklanması için bu yöntem yaygınlık kazanmaya başladı.

1952'de tek hücreli döllenmiş tavşan embriyoları donduruldu. 1972 de iki ayrı araştırmacı (wilmut ve ark.; Whittingham ve ark.) sekiz hücreli fare embriyoları donduruldu ki, bu son çalışma, insan embriyolarının dondurulmasının kapısını araladı.

daha 1986 yılında 16 bebek bu yöntemle dünyaya gelmişti.

prensipler

canlı bir doku soğutulduğunda, canlılık aktivitesi yok olmaz; sadece yavaşlar. canlılık aktivitesi ancak eksi otuz derecede hemen hemen; eksi seksen derecede tam olarak durur. iyon aktivitelerinin de durması için eksi yüzotuz dereceye inmesi gerekir. Bu derecenin altında artık, sadece elektromanyetik dalgaların etkisi görülebilir ama onun da uygun saklama koşullarında hücreyi hasarlaması için yüzlerce yıl gerekeceği için pratik olarak ihmal edilir.

buraya kadar işler yolunda gibi görünüyor. burada bizi kısıtlayan en önemli faktör, her hücrenin içerisinde yüzde altmış-yetmiş oranında bulunan sudur. çünkü su, bu ısılara düşmeden çok önce (hücrenin ozmolaritesine göre, eksi beş ila onbeş derecelerde) donmaya başlar. donan su kristalleşir ve hacmi artar. artan hacim nedeniyle de hücreyi patlatır. işte bunun önüne geçebilmek için de kriyoprotektan denilen maddeler kullanılır.

kriyoprotektan nedir?

temel olarak DMSO (dimetilsülfoksit), PROH (propanediol) gliserol ve sükroz gibi polisakkaritler, çok yoğun molaritede (3 ila 10M) kullanılarak donmadan önce hücrenin içindeki suyu ozmozis ile dışarı çekerler. böylece su kaybedip büzülen hücre, yaklaşık eksi 40 dereceye kadar kristalleşme göstermeden kalır. bu aşamadan sonra kristalleşme olsa bile, hücrenin (büzülmüş olduğu için) genişleme kapasitesi ile bu durum tolere edilir. buradaki handikap ise, bu maddelerin hücreye toksik etkili olmasıdır. bunu azaltmak için de, bu maddeler, hücre belirli bir ısıya kadar düşürüldükten sonra ve dakikalar içinde aşamalı bir prosedürle uygulanır.

dondurma tekniği

yukardaki prosedür uygulanmaya başladıktan sonra, önce oda ısısında (artı 20-25 derecede) 5-10 dakika hücre içi ile dışının dengelenmesi beklenir. sonra aşamalar takip edilerek soğutma cihazına konur. burada dakikada iki derece soğutulma hızında eksi yedi dereceye kadar soğutulur. bu aşamada seeding denilen işlemin yapılması kritik öneme haizdir. bu işlem kısaca şöyledir:

seeding

eksi yedi derecede henüz hücrenin su içeriği kristalleşmemiştir. hücrenin bulunduğu ortamda da kriyoprotektanlar vardır ve konsantrasyonu hücre içi ile dengededir. ama bizim hücre içinden daha çok su çekme ihtiyacımız vardır. bu yüzden, hücrenin bulunduğu sıvıya, sıvı azotla soğutulmuş bir cisimle temas ederiz ve ilk önce buradaki su moleküllerinin kristalleşmesini sağlarız. böylelikle, hücre dışı (suyunu dondurduğumuz için) daha derişik hale gelir ve hücre içinden daha çok su çeker. bu işlemi yeterince soğuk bir ortamda gerçekleştirdiğimiz için de, bu maddelerin hücreye olan toksik etkilerini en aza indirniş oluruz.

sonraki aşamada soğutma işini eksi 0,3 derece/dakika hızına ayarlayıp yaklaşık 80 dakikada eksi 30'a sonra da daha hızlı bir biçimde (eksi 40 derece/dakika) eksi 130'a gelmesini sağlarız. son olarak da sıvı azot içerisinde (eksi 196 derecede) saklamaya alırız ve işlem tamam!

şimdi, "'arkadaş, sen bize insan dondurma dedin, hücre anlattın.."' dediğinizi duyar gibi oldum. merak etmeyin, konu başlığıma ihanet etmeyeceğim. zaten bunları da şimdi söyleyeceklerimi anlaşılır kılmak adına anlatmak zorunda olduğumu düşündüğümden yazdım.
ve aslında da insan dondurmanın prensip olarak nasıl mümkün, pratik olarak da nasıl çetin bir şey olduğunun zeminini tarif etmiş oldum.

insan dondurmanın handikapları

öncelikle, dini, etik, hukuki, sosyal ve ekonomik boyutları var, konuyu sınırlamak için onları bu kapsamın dışında tutuyorum.

iş, doku dondurmaya kadar tamam. biliyorsunuz işte kan ürünleri ve benzeri şeyler bu yöntemlerle saklanabiliyor. ama organ ve tüm bir canlı dondurmak için önümüzde henüz aşamadığımız birkaç engel var.

birincisi, organlar homojen yapıda olmayıp, farklı hücre tiplerinden ve dolayısıyla farklı su içeriği barındıran komponentlerden oluşmuştur. bu durum, her doku grubunun donma prosedürlerini az-çok özelleştirmemizi gerektiriyor. donma hızlarını ve soğutma prosedürlerini, hepsinin canlılığını eş zamanlı koruyarak optimize etmemize engel oluyor yani.

ikincisi, kütle büyüdükçe, dakikalarla sınırlı bir prosedürde, her hücrenin dengelenme zamanları ve sırası senkronize olamıyor. dış bölümler iyice suyunu kaybetmiş ve toksik etkilere doğru giderken, daha iç katmandaki hücreler henüz kriyoprotektanlarla karşılaşmamış oluyor. böyleyken dondurursak hücrelerin ancak küçük bir bölümü uygun bir biçimde donmuş olacak.

üçüncüsü, tüm bu dondurma prosedürlerinin başarılı olması için, hücrenin/hücrelerin bölünme aktivitesi içinde olmadıkları bir anda (hücrenin dinlenme fazında) olması gerekiyor. çünkü bölünmeyi sağlayan sentromer iplikçikleri, her halükarda zarar görüyor. o yüzden aktif olmadıkları bir anı kollamak gerekiyor. bütün bedenin bütün hücreleri de farklı hızlarda ve periyotlarda bölündüğü için..!?

durum böyleyken böyle işte..