Il termine “criogenesi” induce a un’idea sbagliata. Fa pensare al congelamento, a un corpo trasformato in ghiaccio come una bistecca in un congelatore. Ma l’obiettivo reale è più strano e più delicato di così, ed è descritto meglio da una frase che suona quasi come una contraddizione: conservazione senza congelamento. Il trucco che lo rende possibile è la vetrificazione, e questa è la versione breve e d’insieme di cosa sia, cosa ti offre e, cosa altrettanto importante, cosa non fa.
Portare un corpo in uno stato simile al vetro
La vetrificazione è il processo con cui un liquido passa allo stato solido senza mai formare cristalli. La parola deriva dal latino *vitrum*, che significa “vetro”, e il vetro è proprio l’immagine mentale giusta. Quando raffreddi la maggior parte dei liquidi, questi cristallizzano; se li raffreddi nel modo giusto, con le giuste condizioni chimiche, invece diventano semplicemente sempre più viscosi finché non si solidificano in un solido rigido e disordinato. Non si formano cristalli. Le molecole rimangono disposte quasi esattamente come quando erano allo stato liquido, solo che non si muovono più.
Nella crioconservazione, è proprio questa la differenza tra un cervello distrutto e uno intatto. L’acqua contenuta nelle cellule del corpo viene in gran parte sostituita con agenti crioprotettivi, e il tessuto viene raffreddato fino a superare la temperatura di transizione vetrosa, che si aggira tra i -120 °C e i -135 °C, per poi solidificarsi. Il risultato non è un corpo congelato, ma un tessuto in uno stato simile al vetro, e in quello stato il processo di decomposizione si è di fatto arrestato.
Cosa si ottiene con la vetrificazione
Se eseguita correttamente, la vetrificazione permette di ottenere quattro risultati contemporaneamente:
- Impedisce la formazione di cristalli di ghiaccio, quindi non si verifica mai la frantumazione meccanica causata dal congelamento.
- Preserva l'architettura cellulare e strutturale del tessuto, soprattutto le connessioni neurali nel cervello.
- Rallenta ogni reazione chimica e biologica fino quasi a fermarla del tutto, bloccando il processo di decomposizione.
- Conserva il modello informativo del tessuto, ovvero quella parte che in realtà codifica l’identità di una persona, in uno stato sufficientemente intatto da permettere a una tecnologia futura di ripararlo e recuperarlo un giorno.
È proprio quest’ultimo punto il motivo per cui vale la pena fare tutto questo, e si ricollega direttamente al concetto di biostasi: se mantieni la struttura, mantieni la persona, anche al di là di un divario che nessuna tecnologia attuale è in grado di superare.
Cosa non fa la vitrificazione
Qui l’onestà conta più dell’entusiasmo. La vitrificazione non riporta in vita. Non inverte l’invecchiamento né cura la malattia che ha causato la morte. Di per sé, non garantisce che qualcuno possa mai essere riportato in vita. Tutto quello che fa, e questo è già tanto, è preservare il corpo di una persona abbastanza bene da lasciare aperta la possibilità di un risveglio, invece di chiuderla per sempre con la sepoltura o la cremazione. È un ponte verso un futuro che potrebbe o meno riuscire a portare a termine il lavoro, ed è per questo che siamo altrettanto chiari sul fatto che al momento il risveglio non è possibile.
Tutto ciò che viene dopo dipende dal fatto che questo singolo passaggio venga eseguito correttamente. Se si permettesse ai danni da congelamento di distruggere la struttura del cervello nelle prime ore, nessuna medicina futura potrebbe ricostruire ciò che è andato perduto, perché le informazioni stesse sarebbero andate perdute. La vitrificazione è la differenza tra preservare una persona e limitarsi a conservare i suoi resti. Ecco perché è al centro del modo in cui viene effettivamente eseguita la crioconservazione moderna.
Quando la fissazione è l'opzione migliore
La vitrificazione dipende dalla capacità di far arrivare il crioprotettore ovunque sia necessario, e questo dipende da un sistema circolatorio che continui a distribuire il sangue in modo uniforme. Laddove il danno ischemico è già grave, ciò non avviene, e una perfusione irregolare porta alla formazione di ghiaccio proprio nei punti più critici. Per questi casi esiste un secondo metodo: la crioconservazione stabilizzata con aldeide, o ASC.
L'ASC inizia perfondendo il cervello con glutaraldeide, un fissativo che crea legami incrociati tra le proteine, fissandole in posizione. Il processo di decomposizione si arresta immediatamente e la struttura viene bloccata prima ancora che inizi il raffreddamento. Una volta stabilizzato il tessuto, è possibile aumentare lentamente la concentrazione del crioprotettore fino a circa il 65% di glicole etilenico, dopodiché il cervello viene vetrificato a una temperatura di circa -135 °C per la conservazione a lungo termine.
Le prove a sostegno di questa teoria sono insolitamente dirette. L’ASC ha mantenuto la connettività sinaptica in tutto il cervello di un maiale in modo così efficace da aggiudicarsi il premio per i grandi mammiferi della Brain Preservation Foundation; il risultato è stato verificato tramite microscopia elettronica 3D dopo il riscaldamento.
Il compromesso è reale e va messo in chiaro. La fissazione non è reversibile con nessun metodo attualmente immaginabile. La glutaraldeide mantiene il connettoma con un livello di dettaglio straordinario, e lo fa legando chimicamente le proteine tra loro, il che impedisce di riavviare biologicamente quel tessuto. L’ASC preserva la struttura ma rinuncia al percorso di ritorno attraverso il substrato originale: questa è la questione della continuità nella sua forma fisica.
Ecco perché non è l’opzione predefinita. Quando la perfusione è buona, la vitrificazione mantiene aperte entrambe le possibilità. L’ASC è la soluzione a cui ricorriamo quando l’alternativa è perdere del tutto la struttura.
In breve: La crioconservazione moderna punta a vetrificare i tessuti invece che a congelarli. I crioprotettori riducono la formazione di ghiaccio, permettendo alla struttura biologica di raggiungere uno stato stabile, simile al vetro.
Altre letture