Argomenti di ricerca attuali e futuri

Tabella di Marcia per Ricerca & Sviluppo

Obiettivi di Ricerca

In grande scala, le iniziative di R&S di Tomorrow hanno due obiettivi principali:
1) Cosa possiamo fare oggi per migliorare la qualità di una criopreservazione che potrebbe verificarsi domani? (Questo è principalmente il lato di Sviluppo della R&S)
2) Quali progetti di R&S possiamo avviare ora o a breve per far progredire radicalmente il campo nel lungo termine? (Questo è principalmente il lato di Ricerca della R&S) Inizialmente, ci concentreremo soprattutto sui frutti più piccoli del settore dello sviluppo.
Il motivo è duplice. In primo luogo, essendo Tomorrow un'organizzazione dotata di notevoli competenze e capacità mediche interne, siamo in grado di produrre miglioramenti sostanziali nel breve e medio termine. In secondo luogo, esistono ancora notevoli conoscenze che possono essere implementate nelle procedure di criopreservazione (soprattutto in Europa). I progetti di ricerca, invece, saranno inizialmente condotti in collaborazione con altri o finanziati da noi.
Progetti completati

Tomorrow Bio Progetti di R&S

Box per il trasporto di ghiaccio secco a raffreddamento passivo

Se un paziente viene a mancare lontano dalla struttura a lungo termine conservazione , il suo corpo (dopo la crioprotezione da parte del team medico SST) deve essere trasportato alla struttura in aereo. I box per il trasporto dei pazienti del passato mantenevano il corpo a una temperatura costante di ghiaccio secco, una temperatura nota per favorire la nucleazione del ghiaccio. Tomorrow Bio Il nuovo box può raffreddare gradualmente il paziente durante il trasporto, riducendo così al minimo la nucleazione del ghiaccio.
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Problemi e soluzioni

Tabella di Marcia R&S

Sviluppo

Perfusione & Procedure

Protocolli di Perfusione (Crioprotezione del corpo intero)

Problema: nella maggior parte dei casi, viene utilizzato un lavaggio sul campo (cioè senza perfusione in loco di agente crioprotettivo) o una perfusione CPA con focus neuronale. Ciò significa che il paziente si trova a una temperatura più calda al termine delle procedure di standby, con conseguente degradazione maggiore prima che avvenga la vitrificazione presso la struttura di conservazione a lungo termine.

Sviluppo: Protocolli e attrezzature mirati alla crioprotezione/perfusione sul campo del corpo intero consentono un raffreddamento locale alla temperature del ghiaccio secco, permettendo tempi di trasporto più lunghi senza degradazione e criopreservazioni di qualità superiore.

Tecnologia di Perfusione

Problema: le apparecchiature per la perfusione differiscono in modo significativo tra i vari Paesi e organizzazioni, dalle pompe per la perfusione per gravità e per imbalsamazione ai circuiti di perfusione di livello medico. Storicamente, l'Europa è stata piuttosto rudimentale in questo senso. L'impiego di apparecchiature e procedure di perfusione professionali è un passo importante per migliorare la qualità della criopreservazione.

Sviluppo: Per la nostra procedura di crioprotezione del corpo intero utilizzeremo pompe e circuiti professionali di livello medico (praticamente macchine cuore-polmone) per migliorare la qualità con un controllo ideale della pressione, la prevenzione di bolle, il flusso pulsatile, la protezione dalla sovrapressione, ecc. Questa configurazione sarà continuamente migliorata e addestreremo altri team locali per perfezionare i tempi di risposta.

Supporto, Formazione e Assistenza per le Squadre Locali

Problema: una buona crioprotezione richiede velocità e abilità. Velocità per iniziare il raffreddamento il prima possibile dopo l'arresto circolatorio (e, legalmente parlando, dopo il pronunciamento) e abilità per eseguire una crioprotezione di qualità. Purtroppo, anche per le organizzazioni più grandi, il numero di membri non è ancora abbastanza grande da permettere a più team di professionisti di essere sul luogo del paziente senza ritardi significativi.

Sviluppo: Per il momento, la soluzione migliore è una combinazione di team locali per consentire un raffreddamento iniziale rapido e di team professionali centralizzati. Nella maggior parte dei casi queste squadre locali sono organizzazioni part-time e volontarie. Per supportarli al meglio, stiamo organizzando corsi di formazione, offrendo assistenza e consigli pratici e sviluppando ampi strumenti di supporto digitale per consentire una buona reperibilità anche in luoghi remoti.
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Qualità

Tecnologia di Raffreddamento

Problema: la tecnologia di raffreddamento è ben consolidata in laboratorio o in ospedale, ma la complessità deriva dall'applicazione sul campo. Tecniche come la ventilazione liquida, il lavaggio gastrico o il bypass extracorporeo rapido (prima di un raffreddamento significativo) richiedono tutte una notevole abilità, una formazione completa e, non da ultimo, procedure e attrezzature utilizzabili in modo realistico e riproducibile.

Sviluppo: Oltre all'implementazione di un robusto raffreddamento esterno e interno (attraverso il perfusato raffreddato), i nuovi metodi di raffreddamento promettono tassi di raffreddamento più rapidi che portano ad un'ischemia meno calda.

Metriche di Qualità

Problema: per migliorare in modo mirato, sono necessarie metriche di esito complete. Simili a quelli della medicina, come il tasso di sopravvivenza a 5 anni nei trattamenti contro il cancro o il tasso di riospedalizzazione e di complicazioni nelle operazioni.

Sviluppo: Sebbene esistano alcune metriche di qualità (grado di disidratazione e formazione di ghiaccio misurati dalla TAC), è necessario un lavoro molto più intenso. Stabilire nuove metriche e migliorare quelle esistenti è un obiettivo a breve/medio termine per noi.

Riduzione della Tossicità e Marcatori

Problema: alcuni ingredienti delle CPA sono tossici. Comprendere meglio la tossicità (stabilendo dei marcatori) e ridurre la tossicità sono argomenti importanti per limitare la quantità di danni cellulari che devono essere riparati.

Sviluppo: La tossicità può essere ridotta, ad esempio combinando ingredienti che, insieme, sono meno tossici di quanto lo sarebbero singolarmente.
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Miglioramenti & Ischemia

Miglioramento degli Agenti Crioprotettivi (CPA)

Problema: la qualità degli agenti crioprotettivi è uno dei fattori cruciali che determinano la qualità complessiva della criopreservazione.

Sviluppo: Il nostro obiettivo principale è l'ottimizzazione per le "situazioni del mondo reale" rispetto alle impostazioni di laboratorio. Le impostazioni di laboratorio sono solitamente ben controllate e ideali, mentre le situazioni del mondo reale lo sono meno. Tra gli argomenti trattati vi sono l'aggiunta di apripista della barriera emato-encefalica, l'ottimizzazione dei tempi di trasporto, la riduzione dell'edema, l'ottimizzazione per i diversi tessuti, ecc.

Nuove CPA

Problema: la creazione di nuove CPA è stata tentata in passato da diverse organizzazioni senza alcun miglioramento rispetto alle opzioni esistenti.

Sviluppo: Analogamente al miglioramento delle CPA esistenti, la creazione di nuove CPA costruite appositamente per situazioni non ideali (non di laboratorio) è un'impresa preziosa. Esistono ricerche di base interessanti e promettenti, ma la loro traduzione potrebbe comportare sfide significative.

Ischemia

Problema: l'ischemia è uno dei problemi fondamentali dell'odierna pratica di criopreservazione. Questa comporta diversi problemi, come la compromissione della perfusione, l'edema, l'aumento della pressione, ecc.

Sviluppo: I nostri progetti di ricerca si concentrano sul miglioramento della gestione di casi non ideali con diversi gradi di ischemia. Gli approcci comprendono diverse CPA, tecniche di perfusione, craniotomia decompressiva, farmaci, ecc. Lavoriamo anche sull'ottimizzazione logistica per ridurre l'ischemia in primo luogo.
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Conservazione

ITS (Intermediate Temperature Storage) del corpo intero

Problema: la maggior parte dei pazienti in criopreservazione è in "conservazione per immersione", che è stata l'opzione di conservazione standard per molti anni. Sebbene sia ben compresa e relativamente facile da eseguire e mantenere, comporta alcuni aspetti negativi. Uno dei più discussi è la "fratturazione". Durante il raffreddamento a -196°C, anche se effettuato molto lentamente, si sviluppa uno stress termico nelle strutture più grandi, che porta alla frattura delle strutture. Questo crea un'ulteriore necessità di riparazione una volta che la tecnologia di rianimazione sarà possibile.

Sviluppo: Un raffreddamento minore, ma comunque inferiore alla temperatura di transizione vetrosa, garantirebbe le stesse qualità protettive delle basse temperature senza lo stesso grado di stress termico e, di conseguenza, una riduzione significativa delle fratture. La conservazione a temperatura intermedia sta facendo proprio questo. Abbiamo in programma di implementare la prima soluzione ITS del corpo intero per i pazienti di criopreservazione.
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Riscaldamento & Ripristino della Vita

Protocolli di Riscaldamento

Problema: il riscaldamento dei tessuti criopreservati, soprattutto quando si tratta di volumi più grandi (come gli organi o il cervello), esaspera le complessità legate alla criopreservazione dei tessuti. La nucleazione e la formazione di ghiaccio, ad esempio, sono molto più difficili da controllare durante il riscaldamento da temperature criogeniche che durante il raffreddamento.

Sviluppo: Sono necessari protocolli e metodi di riscaldamento specifici. Questo aspetto verrà studiato prima su animali più piccoli e poi su organismi sempre più grandi e complessi.

Protocolli di Riperfusione

Problema: per eliminare le CPA e ristabilire la circolazione, il tessuto deve essere riperfuso e rifornito di ossigeno. Questo comporta una serie di complessità, come il danno da riperfusione.

Sviluppo: Fondamentalmente è necessario formulare dei concetti per effettuare la perfusione dopo la criopreservazione. Questo aspetto verrà studiato prima su animali più piccoli e poi su organismi sempre più grandi e complessi.

Concetti per la Riparazione

Problema: tutto ciò che viene fatto durante il processo di criopreservazione è fatto per ridurre la quantità di danni cellulari e sub-cellulari causati dai processi attivi e passivi avviati dopo l'arresto circolatorio e dalle procedure stesse. Tuttavia, i danni continuano ad accumularsi.

Sviluppo: In totale dovranno essere riparati quattro tipi di danni: 1) danni precedenti all'arresto circolatorio (ad esempio, dovuti a malattie o a degrado generale), 2) danni che si verificano dopo l'arresto circolatorio a causa dell'ischemia (ad esempio, processi apoptotici e necrotici), 3) danni causati dala criopreservazione stessa (ad esempio, tossicità, nucleazione di ghiaccio, ecc.) e 4) danni causati dalle procedure di riscaldamento e riperfusione (ad esempio, nucleazione di ghiaccio). Inutile dire che è necessaria un'importante ricerca di base per capire cosa sia necessario per eseguire queste riparazioni.

Ripristino della Vita

Problema: esistono idee preliminari per il ripristino della vita, ma non ci sono ancora prove sperimentali. È necessaria una ricerca significativa per capire come il ripristino della vita potrebbe funzionare concettualmente e praticamente.

Sviluppo: Una volta che il riscaldamento, la riperfusione e la riparazione sono stati compresi ed eseguiti, tutte le procedure si uniscono in una sorta di "rianimazione" simile a come la rianimazione cardiopolmonare è composta da diverse parti che portano al "ripristino della vita" in caso di attacco cardiaco. Prima che progetti di ricerca applicati abbiano senso, è necessario svolgere molti lavori di base concettuali e teorici.