3. Крионика. Современность и перспективы.

Чтобы раскрыть изначальную идею крионики и вектор ее развития достаточно поставить довольно простой вопрос: «Можно ли заморозить живого человека, а через несколько дней или десятков лет разморозить и оживить?» Ответ: как это ни удивительно, — да. В 1993 году. Церковь обратилась на кафедру эмбриологии биофака МГУ с вопросом, когда с точки зрения науки начинается человеческая жизнь.

Профессора кафедры В. А. Голиченков и Д. В. Попов официально ответили, что жизнь человека начинается с момента зачатия. На ранних этапах эмбрионального развития можно обратимо заморозить человека. И можно через нужный интервал времени (либо через год, или через 50 лет) разморозить эмбрион и имплантировать в женский организм. Родится здоровый ребенок. Наука не стоит на месте. Сегодня уже разработаны криопротекторы — вещества, эффективно защищающие биологические объекты от повреждений при замораживании.

Предложены оптимальные скорости и условия замораживания различных биологических объектов, специальные устройства — программные замораживатели, позволяющие с минимальными рисками разрушения перевести в криосостояние живой объект. Небольшие биологические объекты можно быстро и равномерно заморозить. Точно установлен научный факт, что современные технологии замораживания-размораживания не оказывают неблагоприятного влияния на дальнейшую жизнь, рост и развитие как людей, так и животных, если они в эмбриональном состоянии провели даже десятилетия в жидком азоте.

В 1972 году группа американских ученых под руководством Петра Мазура впервые в мире провела успешную криоконсервацию предимплантационных эмбрионов мыши. Этой группой ученых была описана математика и биология процессов, которые происходят в ходе постепенного замораживания живых объектов. Это теоретическое обоснование получило название «двухфакторной теории Мэйзура». Согласно этой теории, существуют два основных повреждающих фактора при замораживании. Это, во-первых, внутриклеточные кристаллы льда, которые возникают при замораживании, и, во-вторых, высокие концентрации солей, которые увеличиваются, когда вода в жидкой фазе вокруг клеток начинает кристаллизоваться во внеклеточный лед, а ионы солей оказываются вне льда в меньшем объеме переохлажденной воды. Иными словами, чрезмерно быстрое охлаждение убивает клетки за счет формирование внутриклеточного льда, а чрезмерно медленное охлаждение убивает клетки за счет токсичности возрастающих концентраций солей и механических внешних повреждений.

Из этой теории были сделаны крайне важные для практики выводы, о том, что степень повреждения клеток зависит от проницаемости клеточной мембраны и скорости охлаждения. С учетом этого были разработаны оптимальные программы замораживания, которые различались как для разных биологических типов замораживаемых объектов, так и для разных видов животных. Эти программы позволяли успешно замораживать клеточные суспензии, сперматозоиды и эмбрионы. При замораживании микроскопически мелких объектов образование внутриклеточных кристаллов льда минимально, так как внутриклеточная вода успевает выйти через клеточные мембраны, а экспозиция в гиперосмотических растворах получается недолгой. Так, для эритроцитов оптимальна очень быстрая скорость охлаждения (почти 100° C в секунду), тогда, как стволовые клетки надо замораживать медленно, оптимальная скорость охлаждения 1° C в минуту до температуры от  −30 ° C и до −40 ° C, после чего можно переносить замороженные образцы  в жидкий азот. Обязательным компонентом при замораживании живых объектов является криопротектор. Группа Мэйзура кроме глицерина, использовала диметилсульфоксид и этиленгликоль. При этом обнаружено, что 10% концентрация ДМСО оптимальна для сохранения разных клеток. Показано, что разные криопротекторы по-разному проникают в клетки, и мера их токсичности зависит не только от времени экспозиции и типа клеток, но и от температуры. Таким образом, оптимальные условия замораживания обычно подбирают экспериментально. Работы Мэйзура инициировали быстрое развитие криотехнологий, началось массовое криосохранение эмбрионов животных, а затем и человека.  Возможность длительного сохранения эмбрионов животных при сверхнизких температурах сыграло важную роль в генетическом улучшении поголовья домашних животных разных пород. А эффективное замораживание эмбрионов человека поспособствовало бурному развитию вспомогательных репродуктивных технологий в медицине.

Уже существуют по всему миру крупные генетические центры, в которых хранятся коллекции многих видов и линий животных в виде замороженных эмбрионов. Совершенно здоровые мышата, зачатые четверть века назад, появились на свет в одной из лабораторий лондонской больницы Святого Георгия. Их эмбрионы с 1972 года хранились в сосудах с жидким азотом при температуре –196 °С. Лишь недавно зародыши были разморожены и пересажены в матку суррогатной матери. 

Самая крупная в мире коллекция из 3000 мышиных генотипов хранится в Джексоновской лаборатории (США), некоторые линии существуют только в коллекции этой лаборатории. Лаборатория продает около двух миллионов лабораторных мышей в год. Большая часть из них — около 2500 линий мышей, а это десятки или сотни тысяч эмбрионов, находятся в состоянии анабиоза в жидком азоте криобанка лаборатории. Каждый год криобиологи Джексоновской лаборатории размораживают из криохранилищ под заказ эмбрионы около 400 линий мышей, которые переносятся в матку самок, и заказчики получают стадо новорожденных  молодых здоровых мышей с нужными генетическими особенностями. Лишь 500 наиболее востребованных линий поддерживаются в виде живой коллекции, но даже, и они дублируются в криобанке. Кроме того, криохранение эмбрионов способствует поддержанию чистоты линий. Чтобы поддерживать многие годы линии мышей, они должны постоянно размножаться (продолжительность их жизни 2–3 года), при размножении, в линии накапливаются случайные генетические мутации. Всегда существует риск инфекционных заболеваний. Криобанк эмбрионов необходим не только для восстановления линии, погибшей от инфекции, но и для очистки линии от этой инфекции. Замороженные эмбрионы могут столетиями обходиться без воды, пищи, тепла и света.

Поэтому и другие крупные генетические центры также предпочитают переходить на сохранение своих коллекций животных в виде их замороженных эмбрионов и половых клеток. При Центре исследования млекопитающих (MRC) в Великобритании создан крупный криобанк — FESA (FrozenMouseandSpermArchive). В нем хранится около 400 тысяч эмбрионов, или 1200 линий мышей — в среднем более 300 замороженных эмбрионов на линию. Большинство экспертов-криобиологов сходятся на том, что для надежного сохранения линии животных в жидком азоте нужно 200–500 эмбрионов. Однако, как свидетельствует мировой опыт, иногда удается восстановить линию всего лишь из 20 эмбрионов.

Во многих центрах экстракорпорального оплодотворения хранятся тысячи замороженных эмбрионов людей, ожидающих размораживания и продолжения своего развития.

Одним из первичных этапов развития крионических технологий является криоконсервация.