Il nome «crionica» suggerisce l'idea sbagliata. Fa pensare al congelamento, a un corpo trasformato in ghiaccio come una bistecca nel congelatore. L'obiettivo reale è però diverso, e lo descrive meglio un'espressione che suona quasi come una contraddizione: preservazione senza congelamento. Il meccanismo che la rende possibile è la vitrificazione, e questo articolo ne offre una sintesi essenziale: cos'è, cosa permette di ottenere e, altrettanto importante, cosa non fa.
Portare un corpo in uno stato vetroso
La vitrificazione è il processo che porta un liquido allo stato solido senza che si formino cristalli. La parola deriva dal latino vitrum, “vetro”, e il vetro rende bene l'idea. Quando si raffredda la maggior parte dei liquidi, si formano cristalli; con condizioni di raffreddamento e composizione chimica adeguate, invece, il liquido diventa sempre più viscoso fino a trasformarsi in un solido rigido e disordinato. Non si formano cristalli. Le molecole mantengono quasi la stessa disposizione che avevano nello stato liquido, ma non sono più in grado di muoversi.
Nella crioconservazione è questa la differenza tra un cervello distrutto e uno intatto. L'acqua presente nelle cellule viene in gran parte sostituita da agenti crioprotettori e il tessuto viene raffreddato oltre la temperatura di transizione vetrosa, compresa tra −120 °C e −135 °C, fino a solidificarsi. Il risultato non è un corpo congelato, ma un tessuto in uno stato vetroso, nel quale il decadimento si è di fatto arrestato.
Cosa permette di ottenere la vitrificazione
Se eseguita correttamente, la vitrificazione ottiene quattro risultati insieme:
- Impedisce la formazione di cristalli di ghiaccio, così la lacerazione meccanica tipica del congelamento non avviene mai.
- Preserva l'architettura cellulare e strutturale del tessuto, in particolare le connessioni neurali del cervello.
- Rallenta fino quasi ad arrestare tutte le reazioni chimiche e biologiche, bloccando il decadimento.
- Mantiene intatta, nella misura del possibile, l'informazione strutturale del tessuto, quella che codifica gli aspetti fisici di una persona, affinché una futura tecnologia possa eventualmente riparare e recuperare il tessuto.
Quest'ultimo punto è centrale per il concetto di biostasi: preservare la struttura significa preservare l'informazione biologica, nell'attesa di tecnologie che oggi non esistono, e riporta direttamente a cos'è la biostasi.
Cosa non fa la vitrificazione
Su questo punto è necessaria la massima chiarezza. La vitrificazione non restituisce la vita. Non inverte l'invecchiamento e non cura la malattia che ha causato la morte. Non garantisce, da sola, che qualcuno verrà mai risvegliato. Il suo scopo è preservare il substrato fisico di una persona abbastanza bene da non escludere in linea di principio un eventuale risveglio futuro, a differenza della sepoltura o della cremazione. È una procedura rivolta a un futuro nel quale potrebbero esistere capacità di intervento oggi assenti; al momento, tuttavia, il risveglio non è possibile.
Tutto il resto dipende dalla corretta esecuzione di questa fase. Se il danno da congelamento distrugge la struttura del cervello nelle prime ore, nessuna medicina futura può ricostruire ciò che è andato perduto, perché l'informazione stessa non esiste più. La vitrificazione è la differenza tra preservare una persona e conservare soltanto ciò che resta di lei. Per questo la vitrificazione è una fase centrale di come si svolge realmente una crioconservazione moderna.
Quando la fissazione è la scelta migliore
La vitrificazione richiede che il crioprotettore raggiunga tutte le zone necessarie; ciò è possibile solo se il sistema circolatorio riesce ancora a distribuirlo in modo uniforme. Quando il danno ischemico è già grave, la distribuzione uniforme non è più possibile e una perfusione irregolare può provocare la 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 con la perfusione del cervello mediante glutaraldeide, un fissativo che crea legami crociati tra le proteine. Il decadimento si arresta immediatamente e la struttura viene bloccata prima che inizi qualsiasi raffreddamento. Una volta stabilizzato il tessuto, la concentrazione di crioprotettore può essere aumentata lentamente fino a un valore elevato, attorno al 65 % di glicole etilenico, e il cervello viene vitrificato a circa −135 °C per la conservazione a lungo termine.
Le prove a suo favore sono insolitamente dirette. In un intero cervello di maiale, l'ASC ha preservato la connettività sinaptica a un livello che si è aggiudicato il premio per i grandi mammiferi della Brain Preservation Foundation; il risultato è stato verificato con microscopia elettronica 3D dopo il riscaldamento.
Il compromesso è reale e va detto apertamente. La fissazione non è reversibile con le tecnologie oggi disponibili. La glutaraldeide conserva il connettoma con un dettaglio straordinario, ma agisce creando legami chimici tra le proteine, rendendo impossibile ripristinare biologicamente quel tessuto. L'ASC preserva l'informazione strutturale, ma rinuncia alla possibilità di recuperare il tessuto biologico originale e alla continuità fisica del soggetto.
Per questo non rappresenta l'opzione di norma preferita. Quando la perfusione è efficace, la vitrificazione conserva entrambe le possibilità. Si ricorre all'ASC quando l'alternativa è la perdita completa della struttura.
In sintesi: la crioconservazione moderna punta a vitrificare il tessuto invece di congelarlo. Gli agenti crioprotettori riducono la formazione di ghiaccio, così la struttura biologica può passare a uno stato stabile e vetroso.
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