Nella crionica, sappiamo eseguire la fase di conservazione. Non sappiamo ancora, invece, invertire il processo.
Dire che non sappiamo ancora invertire il processo significa riferirsi a diversi problemi distinti, alcuni molto più vicini alla soluzione di altri. Questo articolo approfondisce gli aspetti tecnici trattati in «Perché la rianimazione non è oggi possibile».
La fase più rischiosa è il riscaldamento
Può sorprendere, ma il raffreddamento è la fase relativamente semplice. È durante il riscaldamento che possono verificarsi danni.
Il raffreddamento può essere condotto lentamente e con cura. Il riscaldamento, invece, deve essere rapido, perché se procede troppo lentamente può consentire la formazione di cristalli di ghiaccio.
Durante il riscaldamento, un campione vetrificato attraversa nuovamente un intervallo di temperature in cui può verificarsi una cristallizzazione parziale.
Questo processo si chiama devetrificazione e compromette il risultato della vetrificazione.
La formazione di ghiaccio non è l'unico rischio durante il riscaldamento. Un riscaldamento disomogeneo genera tensioni termiche che possono provocare fratture nel materiale vetrificato.
Un metodo di riscaldamento deve quindi prevenire sia la formazione di ghiaccio sia le fratture, ma le misure adottate contro un rischio tendono ad aggravare l'altro.
Per una singola cellula il problema è gestibile. Una cellula si riscalda in meno di un minuto in un bagno termico, raggiungendo una temperatura uniforme in tutto il suo volume.
Con l'aumentare delle dimensioni, il problema cambia radicalmente. Un oggetto di grandi dimensioni non si riscalda in modo uniforme: l'esterno si scalda più in fretta dell'interno, e tessuti diversi si scaldano a velocità diverse.
Una zona che si riscalda più lentamente può trovarsi ancora nell'intervallo di temperature in cui si forma il ghiaccio, mentre quelle vicine lo hanno già superato.
Non basta quindi riscaldare rapidamente. L'intero volume deve riscaldarsi rapidamente e in modo uniforme, ma garantire l'uniformità è l'aspetto più difficile.
Si stanno seguendo due strade. Una prevede l'uso di ultrasuoni focalizzati ad alta intensità, con cui è stato possibile riscaldare un nematode e riportarlo in vita.
L'altra è il nanoriscaldamento: nel tessuto si distribuiscono nanoparticelle magnetiche che, sottoposte a un campo magnetico alternato, generano calore direttamente al suo interno, cosicché il calore parte ovunque nello stesso istante.
Finora, l'efficacia dei metodi allo studio è stata dimostrata solo su campioni di piccole dimensioni. Per applicare questi metodi a un essere umano non basta costruire un'apparecchiatura più grande.
I crioprotettori devono essere rimossi
A complicare il riscaldamento c'è anche un problema chimico.
Gli agenti crioprotettori che rendono possibile la conservazione non esercitano effetti tossici alle temperature criogeniche, alle quali le reazioni chimiche sono sostanzialmente arrestate.
Diventano tossici non appena la temperatura sale. Anche la rimozione dei crioprotettori deve quindi avvenire entro tempi molto stretti, durante il riscaldamento.
Durante il riscaldamento, i crioprotettori devono essere rimossi rapidamente e in modo uniforme da tutto il corpo, prima che possano danneggiare i tessuti.
La necessità di riscaldare rapidamente e quella di rimuovere i crioprotettori sono difficili da conciliare. Un riscaldamento rapido lascia meno tempo per rimuovere i crioprotettori, mentre uno più lento favorisce la formazione di ghiaccio.
Anche in questo caso, le difficoltà aumentano con le dimensioni. Per rimuovere i crioprotettori occorre far circolare un liquido attraverso una rete vascolare rimasta per anni a temperatura criogenica.
Oggi nessuna tecnica consente di riscaldare un intero corpo umano e rimuovere i crioprotettori in sicurezza. È uno dei problemi centrali ancora irrisolti del settore, ed è anche il motivo per cui non si può conservare una persona ancora viva.
Un altro approccio consiste nello sviluppare crioprotettori meno tossici. Servirà ancora molta ricerca per risolvere il problema, come spiega l'articolo «Come si fa avanzare il settore».
Resta da curare la causa della morte
Anche se il riscaldamento e la rimozione dei crioprotettori riuscissero perfettamente, resterebbe da curare la malattia o riparare la lesione che ha causato la morte del paziente.
A questi problemi si aggiungono i danni causati dall'ischemia e dalle procedure di conservazione accumulati lungo il percorso.
Per rendere davvero reversibile la crioconservazione bisognerebbe riparare tutti questi danni: per questo, le ipotesi di rianimazione richiedono tecnologie oggi non disponibili.
Quando si immagina una futura rianimazione, si tende a trascurare proprio la necessità di riparare tutti questi danni. Il riscaldamento colpisce l'immaginazione, ma curare la malattia è la parte più difficile.
Per rianimare un paziente crioconservato dopo la morte per un cancro metastatico, bisognerebbe anche curare il tumore. Conservare il corpo è più semplice che riportarlo in vita e curare la malattia.
La trattazione più dettagliata delle possibili strategie si trova in Cryostasis Revival di Robert Freitas. Il volume descrive due approcci principali.
L'approccio convenzionale prevede la scansione della struttura vetrificata, la successiva rimozione del crioprotettore e l'impiego di macchine molecolari per riparare i tessuti durante il riscaldamento.
L'approccio più radicale, la ricostruzione molecolare, prevede di mappare il cervello atomo per atomo e di ricostruirlo sulla base delle informazioni raccolte.
Entrambi gli approcci richiedono tecnologie ancora da sviluppare e si basano sulle prospettive illustrate nell'articolo «la scommessa della nanotecnologia». L'articolo «Come potremmo raggiungere la rianimazione» presenta una panoramica più ampia delle opzioni.
Quali risultati sono stati ottenuti e su campioni di quali dimensioni
Sarebbe scorretto affermare che la reversibilità della crioconservazione sia ancora soltanto un'ipotesi, indipendentemente dalle dimensioni del campione. Alcuni ostacoli sono già stati superati: vediamo quali.
Un rene di coniglio è stato vetrificato, riscaldato, trapiantato e ha dimostrato di funzionare. Il risultato, descritto nel 2009, documenta il recupero della funzionalità di un intero organo dopo la vetrificazione.
Nel 2023 è stato ottenuto un risultato analogo con il nanoriscaldamento. Reni di ratto sono stati vetrificati, conservati a temperatura criogenica fino a 100 giorni, riscaldati dall'interno e trapiantati in animali che sono sopravvissuti grazie alla sola funzionalità del rene trapiantato.
Alcuni studi sul tessuto cerebrale hanno mostrato un recupero funzionale dopo la vetrificazione; quelli più recenti sono raccolti nella sezione «Pubblicazioni scientifiche rilevanti».
La presenza di una rete vascolare rende gli organi adatti alla successiva fase della ricerca. Il nanoriscaldamento richiede di distribuire le particelle attraverso una rete vascolare utilizzabile, come quella di un organo integro, che può mancare in un campione di tessuto.
Occorre però chiarire i limiti di questi risultati. Un rene di ratto ha più o meno le dimensioni di un acino d'uva e svolge una funzione tra le tante che il rene compie.
Un cervello umano è molto più grande ed enormemente più complesso: ripristinarne la funzionalità significa recuperare anche le basi biologiche della memoria e dell'identità personale.
Le difficoltà dipendono dalle dimensioni, dalla complessità e dalla necessità di curare la malattia o riparare la lesione che ha causato la morte.
Questi risultati indicano progressi verso la crioconservazione reversibile di strutture biologiche di dimensioni crescenti. Non permettono però di prevedere quando sarà possibile applicarla a un essere umano.
In sintesi: la crioconservazione umana reversibile richiede un riscaldamento sicuro, la rimozione dei crioprotettori e la riparazione sia del danno da conservazione sia della malattia originaria. Oggi non siamo in grado di eseguire questi interventi su un intero corpo umano.
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