Ученые разработали метод криоконсервации и восстановления живой мозговой ткани

Ученые продвинулись в создании безопасного метода замораживания и восстановления мозговой ткани, устраняя микроскопические повреждения, вызванные ледяными кристаллами. Это открытие основано на изучении сибирской саламандры – амфибии, способной выживать в экстремально низких температурах.

Сибирская саламандра способна впадать в спячку при температурах около -50 градусов и сохраняться в вечной мерзлоте десятилетиями, после чего возвращается к нормальной жизнедеятельности. Ученые связывают эту способность с природной системой «антифриза», вырабатываемого печенью животного. В частности, печень производит глицерол, который снижает точку замерзания внутри организма и защищает клетки и ткани во время замораживания и оттаивания.

По словам доктора Александра Германа из кафедры молекулярной неврологии Университетской клиники Эрлангена, формирование ледяных кристаллов является основной причиной повреждений при экстремальном холоде, так как кристаллы механически разрушают клетки и нарушают наноструктуру тканей.

В человеческой практике глубокое замораживание эмбрионов также проводится с применением химических веществ, препятствующих образованию ледяных кристаллов. При охлаждении ниже -130 градусов вода в и между клетками переходит в стеклообразное состояние – процесс, известный как витрификация. В отличие от льда, молекулы в стекле расположены хаотично, что предотвращает повреждения.

До настоящего времени витрификация не позволяла сохранять нервную ткань или целые участки мозга с сохранением их функциональности после оттаивания. Главным препятствием являлась токсичность антифризных веществ для чувствительных клеток мозга, в котором содержится сотни миллионов нейронов, связанных синапсами – мельчайшими контактными точками для передачи сигналов.

Ранее применяемые методы повреждали синапсы, нарушая сложную сеть связей, что делало невозможным восстановление функций даже при сохранности самих клеток. Однако команда Александра Германа оптимизировала состав консервантов и процесс охлаждения, что позволило сохранить целостность нейронной ткани.

Испытания проводились на срезах гиппокампа – участка мозга грызунов, отвечающего за хранение памяти. При охлаждении до -130 градусов с помощью электронной микроскопии было доказано, что наноструктура ткани не изменилась. После оттаивания в гиппокампе вновь спонтанно возникали электрические сигналы, распространявшиеся по нейронным сетям.

Кроме восстановления передачи сигналов, исследователь Фанг Чжэн из Института физиологии и патофизиологии при Фридрих-Александровом университете доказал возможность индуцирования долговременного потенцирования в синапсах – ключевого процесса, при котором часто используемые синапсы усиливаются, улучшая передачу информации. Этот механизм имеет центральное значение для обучения и запоминания.

Разработанный метод позволяет сохранять мозговую ткань в функциональном состоянии длительное время с возможностью последующего тестирования ее работоспособности. В частности, образцы ткани, взятые у пациентов с эпилепсией во время операций, могут храниться и использоваться спустя годы для проверки эффективности лекарств. Криоконсервация пораженной ткани также может содействовать исследованиям нейродегенеративных заболеваний.

Александр Герман выражает надежду, что в будущем станет возможным помещать целые организмы в искусственную спячку с последующим возрождением. Такая технология могла бы применяться при космических путешествиях или для пациентов с неизлечимыми на данный момент болезнями, когда появятся новые методы лечения.

Исследование под названием «Функциональное восстановление взрослого гиппокампа мыши после криоконсервации методом витрификации» было опубликовано 3 марта 2026 года в Proceedings of the National Academy of Sciences. Авторы: Александр Герман, Энес Ягыз Акдаш, Кассандра Флюгель-Кох, Эзги Эртерек, Ренато Фришкнехт, Анна Фейтова, Юрген Винклер, Кристиан Альцгеймер и Фанг Чжэн. DOI: 10.1073/pnas.2516848123.

Работа была поддержана Немецким обществом криобанков, грантами Немецкого исследовательского фонда SFB 1483 и FOR 5534, а также проектами Междисциплинарного центра клинических исследований Эрлангена J111, E37 и ELAN P166.