Я опишу крионические технологии по стадиям их применения.
1. Предварительная подготовка пациентов к криоконсервированию.
1.1 Тип крионирования.
Прежде всего пациент должен выбрать тип крионирования. (Термин крионирование есть простое сокращение термина криоконсервирование). Алкор и Криорус предлагают крионировать целое тело или только голову. Институт крионики крионирует только целые тела.
Достаточно крионировать только голову, потому что тело можно вырастить клонированием из сохраненного ДНК. Технически очень трудно крионировать голову и тело одновременно. Нужно крионировать только голову, потому что крионирование остальной части тела намного ухудшает крионирование головы.
1.2 Юридическое разрешение на крионирование пациента и время начала крионирования.
Очень важное значение имеет как можно раньше начать охлаждать голову пациента после юридической регистрации "смерти" пациента. Поэтому нужно всё подготовить заранее для этого этапа крионирования.
1.2.1 Идеальный вариант.
Сразу же после юридической регистрации "смерти" пациента опытный хирург подготавливает сонные артерии и яремные вены для перфузии головы. Ещё незадолго до "смерти" пациента нужно ввести в тело гепарин для предотвращения образования тромбов при перфузии. Перфузия головы специальным холодным раствором очень быстро может охладить голову до 0°С, тем самым предохраняя клетки мозга от разрушительного действия тепловой ишемии. Простое обкладывание головы пакетами со льдом есть намного менее эффективный метод охлаждения головы, чем перфузионный метод.
Я специально исследовал влияние тепловой и холодовой ишемии мозговой ткани крыс в Институте крионики (ИК). Об этих и других моих работах смотрите сайт ИК
The Cryonics Institute Home Page
1.3 Начало перфузии витрифицирующими смесями (ВС).
Начинать перфузию охлаждённой головы желательно как можно раньше. Однако обычно пациента приходиться перевозить из больницы или дома, где была зарегистрирована "смерть" пациента в специализированную перфузионную лабораторию. Состояние клеток быстро охлажденного мозга (до 0°С) начинает ухудшаться после 3-4 часов холодовой ишемии, поэтому для наилучших результатов необходимо начать ВС перфузию в этот временной интервал.
1.4 Обычная практика предподготовки пациентов в крионических компаниях.
Большинство клиентов крионических компаний не понимают критическую роль ишемии, или относятся к этому безответственно, надеясь на нанотехнологию как на бога. Хотя в США существует компания, которая специально занимается предподготовкой пациентов. Она называется Suspended animation Приостановленная жизнь (ПЖ).
На платные услуги этой компании могут подписываться как пациенты Алкор, так и пациенты ИК. Когда состояние клиента ПЖ становиться критическим, то есть близким к смерти, ПЖ команда выезжает к этому пациенту и подготавливает всё для быстрого охлаждения тела. Затем они ждут, когда врач зафиксирует "смерть" пациента, и сразу после этого они вводят гепарин. Иногда врачи разрешают вводить гепарин до объявления "смерти" пациента.
Компания ПЖ не пользуется наиболее быстрым методом охлаждения тела путем холодовой перфузии, потому что этот метод более сложен, чем метод охлаждения тела путем погружения его в ледяную ванну и подключения аппарата кардиопульмонарной стабилизации. Этот метод дает более медленное охлаждение тела, чем перфузионный, но ПЖ компания считает, что их метод достаточен для получения хороших результатов.
После охлаждения пациента транспортируют в Алкор или ИК для ВС перфузии и последующего хранения в жидком азоте. Часто транспортировка длиться дольше, чем 4 часа, поэтому клетки мозга начинают терять свою жизнеспособность.
Услуги компании ПЖ стоят очень дорого и, поэтому у нее немного клиентов. Алкор и ИК предлагают их клиентам более дешевый вариант. Они призывают своих пожилых клиентов переехать жить в район их расположения (Алкор, Феникс, Аризона; ИК, Детройт, Мичиган). Однако немногие это сделали. Обычно крионические пациенты имели 2-7 часовую тепловую ишемию и плюс 20-30 часов холодовую ишемию.
2. Методы перфузии человеческой головы витрификационными смесями.
Пока даже в экспериментах на мелких животных не удавалось витрифицировать их тела, из-за невозможности осуществить достаточное насыщение тела с витрифицирующими смесями криопротекторов. Мозг в отличие от остального тела может быть относительно легко насыщен витрифицирующими смесями.
2.1 Применение ГЭБ модификаторов.
Во время ишемии гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) повреждается и начинает более свободно пропускать криопротекторы без значительного обезвоживания мозга. Мои эксперименты на головах крыс и овец показали, что 12 часовая холодовая ишемия почти полностью повреждает ГЭБ. Выживаемость клеток мозга падает до 40% и выживают глиальные клетки, а не нейроны, потому что глиальные клетки более устойчивы к ишемии, чем нейроны. Значить, имеет смысл применять ГЭБ модификаторы только для мозга с менее чем 12 часов холодовой ишемией.
2.2 Параметры ВС перфузии.
Для того чтобы получить максимальную выживаемость клеток мозга, необходимо строго выполнять правильную процедуру ВС перфузию. Я перечислю параметры перфузии мозга с витрифицирующими смесями.
Состав витрифицирующей смеси.
Объёмы и концентрации перфузионных растворов.
Температура головы и перфузионных растворов.
Перфузионное давление и скорость перфузии. Вязкость растворов при различных температурах.
Методы контроля степени насыщения мозга витрификационной смесью.
Рассмотрим эти параметры и методы подробней в описании наилучшей, перспективной процедуры ВС перфузии.
2.2.1. Состав витрифицирующей смеси.
Крионическая компания Алкор купила у исследовательской компании Медицина 21-го Столетия (21СМ) лицензию на использование витрифицирующей смеси М22. М22 и сходные смеси, содержащие диметилскльфоксид (ДМСО), этиленгликоль и амиды, были запатентированы доктором Феи и продаются только с покупкой лицензии. Ссылки на точный состав этих смесей можно найти на сайте 21 СМ (
21st Century Medicine --Expanding the Boundaries of Preservation Science ). Закон США не разрешает приготавливать и использовать патентные смеси без покупки лицензии. Даже если вы купили лицензию на использование этих смесей, вы должны покупать готовые смеси от компании 21СМ, что стоит в 10 раз дороже, если бы вы их приготовили сами. Стоимость М22 витрифицирующей смеси для перфузии одной головы пациента стоит $16.000!
Путем тщательных экспериментов на головах крыс и овец я нашел, что витрифицирующая смесь, состоящая только из этиленгликоля и ДМСО (1:1) показала себя не хуже, чем витрификационные смеси 21СМ. Точный состав этой смеси и процедуры ВС перфузии можно найти на сайте ИК. Стоимость этой витрифицирующей смеси для перфузии одной головы пациента стоит всего около $100! И никаких лицензий, потому что эта смесь не запатентирована.
2.2.2. Объёмы и концентрации перфузионных растворов.
Объёмы перфузионных растворов зависят от степени насыщения мозга криопротекторами. Для того чтобы избежать возможных повреждений клеток от осмотического шока, повышать концентрацию криопротекторов нужно постепенно от 0% до 70%. Для этого должен использоваться специальный аппарат. Проще, но, может быть, несколько хуже для клеток вводить перфузионные растворы по стадиям с дискретными повышающимися концентрациями, как это делает ИК.
В начале вводиться этиленгликоль без ДМСО от 0% до 35% с одновременным синхронным понижением температуры перфузионных растворов от 0°С до -10°С. На этой стадии вводятся и ГЭБ модификаторы. Этиленгликоль менее токсичный, чем ДМСО. Так как токсичность криопротекторов для клеток уменьшается с понижением температуры, более токсичный ДМСО должен вводиться в голову при пониженной температуре. ДМСО постепенно вводится от 0% до 35% в 35% этиленгликоль с одновременным синхронным понижением температуры перфузионных растворов от -10°С до -50°С.
Это перспективная, а не существующая технология, так как для её осуществления необходимо сложное и дорогое оборудование. Сейчас перфузия выполняется только при 0°С, что существенно снижает выживаемость клеток мозга (85% выживаемость с температурой перфузии -25°С на последней стадии и только 40% при 0°С).
2.2.3. Температура головы и перфузионных растворов.
Для перспективной, совершенной перфузионной технологии необходимо создавать температуру головы и перфузионных растворов равной температуре замерзания соответствующих перфузионных растворов. Это необходимо для того, чтобы максимально понизить токсическое действие криопротекторов. Для этого нужна специальная криогенная камера, в которой будет перфузироваться голова пациента и которая будет понижать температуру камеры синхронно с процессом перфузии. Некоторое избыточное количество перфузионных растворов должно использоваться для наиболее быстрого, эффективного охлаждения головы. Введение конечной, 70% витрифицирующей смеси должно происходить при максимально возможной низкой температуре от -30°С до -50°С.
2.2.4. Перфузионное давление и скорость перфузии. Вязкость растворов при различных температурах.
Скорость перфузии определяется перфузионным давлением, которое сильно зависит от вязкости перфузионных растворов. Вязкость растворов резко повышается с понижением температуры растворов. Если поддерживать давление перфузии равным физиологическому (120 мм Нg), то скорость перфузии нужно резко снижать, что резко уменьшает эффективность перфузии.
Однако правило 120 мм Нg наиболее вероятно верно только для температуры 36,6°С. При +10-0°С сосуды становятся более твердыми и более устойчивыми к повышенному перфузионному давлению, поэтому патологоанатомы перфузируют холодные трупы при повышенном давлении до 600-700 мм Нg. Александр Пульвер предложил использовать повышенные перфузионные давления для крионической перфузии голов пациентов. Это предложение необходимо проверить. Наиболее вероятно оно будет правильным. Тогда эффективность перфузии при низких температурах -30°С до -50°С резко возрастёт, и в перспективе можно будет достичь 90-100% сохранность клеток мозга. Это в перспективе, а на настоящее время в крионики применяется только перфузионное давление 120 мм Нg.
2.2.5. Методы контроля степени насыщения мозга витрификационной смесью.
Современный, несовершенный контроль степени насыщения мозга витрификационной смесью осуществляется по показателю преломления растворов, вытекающих из вен и трепанационных отверстий в черепе. Для стабильной витрификации мозга необходимо равномерно насытить его 60-65% витрификационной смесью. Для более быстрого насыщения используется 70% ВС. Введение этого раствора заканчивается, когда показатель преломления растворов, вытекающих из трепанационных отверстий в черепе будет соответствовать 65% витрификационной смеси. Этот метод был в первом приближение проверен прямым тестированием витрификации небольших кусочков порезанного овечьего мозга после его ВС перфузии. Он дал хорошие результаты. Однако овечий мозг (средний вес 90 грамм) не есть человеческий мозг (средний вес 1400 грамм). Показатель преломления растворов, вытекающих из трепанационных отверстий в черепе, есть только интегральный критерий степени насыщения мозга криопротекторами. Мы не можем знать степень насыщения мозга витрифицирующей смесью в каждой точке или хотя бы в каждом небольшом объёме мозга (например, 1 кв. см) в процессе перфузии для контроля её успешного завершения. Для совершенной криоконсервации человеческого мозга нужно, чтобы каждый микро регион мозга был витрифицирован.
В перспективе нужно найти подходящие сканирующие методы контроля насыщения человеческого мозга криопротекторами, например магнитно-ядерную спектроскопию.
3. Завершающие этапы криоконсервирования человеческих голов.
После достаточного насыщения мозга витрифицирующей смесью нужно как можно быстрее охладить мозг до -130°С для того, чтобы минимизировать токсическое действие криопротекторной смеси. При этой температуре желательно и хранить витрифицированный мозг. Однако это технически сложнее, чем хранение в жидком азоте. Хранение витрифицированного мозга при -130°С позволит избежать его растрескивания при охлаждении от -130°С до -196°С. Чтобы минимизировать или даже полностью избежать растрескивания витрифицированного мозга, нужно применять сверх медленные скорости охлаждения (1-0,2°С в час) в области температур от -130°С до -196°С. Для всего этого нужно современная криогенная техника.
