La criopreservazione viene spesso descritta come un fatto binario: una persona è stata preservata oppure non lo è stata. In realtà, la qualità si distribuisce lungo uno spettro, determinato da alcuni precisi ostacoli tecnici.
Nessuno di questi ostacoli è misterioso. Ognuno è un problema di ingegneria concreto, e su ciascuno si sta lavorando.
La catena, nell'ordine in cui si presenta
I cinque ostacoli descritti qui sotto non sono un semplice elenco, ma una sequenza. Ciascuno dipende da quello precedente, e un problema nelle fasi iniziali peggiora tutte quelle successive.
Il tempo, perché l'ischemia non si ferma mai
Dal momento in cui il cuore si arresta, il cervello subisce ischemia. In ogni caso attuale si verifica una certa quota di ischemia. L'unica domanda è quanta.
Senza un'équipe di intervento già presente, possono trascorrere ore di ischemia fredda, precedute da una fase di ischemia calda, molto più dannosa.
Oggi il settore misura questo fenomeno invece di limitarsi a descriverlo, grazie a indicatori come S-MIX. Il tempo resta di gran lunga la variabile che incide maggiormente sulla qualità, e l'intera corsa contro il deterioramento cellulare è organizzata per ridurlo il più possibile.
Il no-reflow, il problema creato dal ritardo
L'ischemia lascia un effetto persistente. Quando un tessuto rimane privo di sangue per un certo periodo, spesso non basta ripristinare la circolazione.
Il microcircolo resiste alla riperfusione. Negli studi sulla perfusione ritardata, né gli anticoagulanti somministrati prima né i farmaci trombolitici somministrati dopo hanno ripristinato il flusso.
L'ostruzione, quindi, non dipende soprattutto dalla coagulazione. Si tratta soprattutto di un problema strutturale: le cellule endoteliali si gonfiano verso l'interno, il liquido interstiziale comprime i capillari e le cellule del sangue si irrigidiscono fino a ostacolare il limitato flusso residuo.
Se la soluzione non raggiunge il tessuto in modo uniforme, alcune aree del cervello restano prive di protezione, per quanto la soluzione possa essere efficace.
Il ghiaccio e il problema dell'acqua nel corpo umano
Il corpo umano è composto per circa il 60% di acqua, e l'acqua si espande di circa il 9% quando gela, formando ghiaccio soprattutto negli spazi tra le cellule.
Questo schiaccia le cellule meccanicamente e ne estrae acqua per via osmotica. Evitare la formazione di ghiaccio è il motivo per cui si ricorre alla vitrificazione anziché al congelamento.
Tuttavia, l'efficacia della vitrificazione dipende dalla distribuzione dell'agente crioprotettore nel tessuto: dove l'agente non arriva, il ghiaccio può ancora formarsi.
La tossicità e il margine ristretto tra due danni
Le sostanze che impediscono la formazione di ghiaccio sono tossiche alle concentrazioni necessarie, e durante il raffreddamento il tessuto può subire lesioni da freddo.
La concentrazione deve essere sufficientemente alta da consentire la vitrificazione e sufficientemente bassa da non risultare tossica. Il raffreddamento deve essere sufficientemente rapido da impedire la formazione di ghiaccio e sufficientemente controllato da evitare stress termici.
Ampliare questo margine è stato l'obiettivo di generazioni di studi sulle soluzioni crioprotettive, e l'evoluzione delle procedure riflette in larga misura questo progresso.
La fratturazione alle temperature più basse
Il tessuto vitrificato si trova in uno stato vetroso, che può fratturarsi in presenza di stress termici sufficienti.
Il raffreddamento fino a −196 °C può provocare fratture microscopiche; perciò il raffreddamento viene eseguito il più gradualmente possibile, compatibilmente con il tempo disponibile.
Per questo il settore sta sviluppando forme di stoccaggio a temperatura intermedia, che mantengono i pazienti a una temperatura inferiore a quella di transizione vetrosa ma superiore a quella dell'azoto liquido.
Perché la qualità varia davvero da persona a persona
Considerando l'intera catena, emerge una conclusione scomoda: due persone che sottoscrivono lo stesso contratto possono ricevere criopreservazioni di qualità misurabilmente diversa.
La differenza raramente dipende dal protocollo. Dipende dalle circostanze in cui il protocollo è stato applicato.
Un decesso previsto, con la squadra di pronto intervento già sul posto, può passare dall'arresto cardiaco al raffreddamento in pochi secondi. In caso di decesso non assistito, lontano da un'équipe di intervento, non è possibile garantire gli stessi tempi.
In alcuni casi la legge impone un esame autoptico, mentre in altri la criopreservazione è del tutto esclusa. Queste situazioni sono illustrate in «quando non è possibile essere criopreservati».
Il trasporto può aggiungere ulteriori ore; per questo la logistica e gli aspetti burocratici sono parte integrante della questione tecnica, non soltanto di quella amministrativa.
La risposta a questa variabilità non consiste in promesse di marketing uniformi, ma nella misurazione, nella trasparenza e in procedure di controllo della qualità che documentino ciò che è realmente avvenuto in ciascun caso.
Ogni persona ha diritto ai dati reali, anche quando sono deludenti.
Che cosa sta effettivamente migliorando
Ogni anello della catena è oggetto di ricerca attiva, e tutti e cinque sono oggi a un punto diverso rispetto a un decennio fa.
Le soluzioni sono meno tossiche. Le équipe e i materiali necessari raggiungono il paziente più rapidamente. La valutazione è passata da descrizioni qualitative a indicatori numerici.
Lo stoccaggio a temperatura intermedia affronta direttamente il problema della fratturazione, e la struttura di stoccaggio a lungo termine è progettata per mantenere condizioni stabili per decenni.
Questo lavoro è descritto in «come si fa progredire il settore» e nella sezione dedicata alle nostre iniziative di ricerca e sviluppo.
Ciò che non è cambiato è la struttura del problema: arrivare rapidamente dal paziente, ripristinare la circolazione, distribuire il crioprotettore, vitrificare senza tossicità eccessiva, raffreddare senza fratturare.
Ciascuno di questi passaggi resta un punto critico in cui la qualità di un caso può deteriorarsi, e il risultato finale dipende dall'anello più debole, non da quello più forte.
In sintesi: La qualità della criopreservazione dipende dalla capacità di limitare l'ischemia, ripristinare la circolazione, distribuire uniformemente il crioprotettore, controllarne la tossicità, evitare la formazione di ghiaccio e gestire lo stress termico. Una debolezza in qualsiasi fase può compromettere la qualità del risultato.
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