शास्त्रज्ञ क्रायोप्रिझर्व्ह केलेल्या मानवी मेंदूच्या पुन्हा तापवलेल्या तुकड्यांचा अभ्यास करतात

एक विलक्षण वैज्ञानिक सहकार्य

L. स्टीफन कोल्स हे वयोवृद्ध संशोधक होते, ज्यांनी त्यांच्या संपूर्ण कारकिर्दीत काही लोक 110 वर्षे आणि त्यापुढेही कसे जगतात, याचा अभ्यास केला. ते कट्टर क्रायोनिस्टही होते — म्हणजेच, मृत्यूनंतर लगेचच शरीराचे अतिशय कमी तापमानात अचूक जतन केल्यास भविष्यातील पिढ्या, ज्यांच्याकडे अजून शोध न लागलेली तंत्रे असतील, मृत्यूमुळे झालेल्या हानीची भरपाई करून त्या व्यक्तीला पुन्हा जिवंत करू शकतील, असा त्यांचा विश्वास होता. कोल्स यांचे 2014 मध्ये निधन झाले तेव्हा त्यांचा मेंदू काढून अ‍ॅरिझोनातील स्कॉट्सडेल येथील एका साठवण सुविधेत नेण्यात आला, जिथे तो तेव्हापासून सुमारे −146 अंश सेल्सिअस तापमानात, द्रव नायट्रोजनच्या वाफेत सुरक्षित ठेवण्यात आला आहे.

कोल्स यांच्या मृत्यूनंतर सुमारे दहा वर्षांनी, त्यांचे सहकारी आणि मित्र ग्रेग फॅही — 21st Century Medicine येथील क्रायोबायोलॉजिस्ट आणि अवयव जतन संशोधनातील जगातील आघाडीच्या तज्ज्ञांपैकी एक — यांनी त्या जतन केलेल्या ऊतींच्या लहान तुकड्यांपर्यंत वैज्ञानिक अभ्यासासाठी प्रवेश मागितला. फॅही यांना जे आढळले, आणि त्यांनी व त्यांच्या सहकाऱ्यांनी जे आता जाहीर केले आहे, ते क्रायोनिक्स या तंत्रज्ञानाच्या संभाव्यतेसह त्याच्या खोल मर्यादांनाही स्पष्ट करते; त्याच वेळी मानवी पुनरुज्जीवनापेक्षा व्यावहारिक वास्तवाच्या अधिक जवळ असलेल्या वैद्यकीय उपयोगांकडेही निर्देश करते.

पुन्हा तापवल्यावर काय उघड झाले

फॅही यांच्या टीमने उत्तर देण्याचा प्रयत्न केलेला मुख्य प्रश्न असा होता की मेंदूच्या ऊतींची भौतिक आणि पेशीय रचना गोठविण्याच्या आणि साठवण प्रक्रियेनंतर इतकी अखंड राहिली होती का, की ती वैज्ञानिकदृष्ट्या माहितीपूर्ण ठरू शकेल. थोडक्यात उत्तर: हो, परंतु महत्त्वाच्या अटींसह.

जतन केलेल्या ऊतींचे तुकडे काळजीपूर्वक पुन्हा तापवण्यात आले तेव्हा, अवयव प्रत्यारोपण संशोधनासाठी विकसित केलेल्या प्रोटोकॉलचा वापर करून, पेशीय रचना दिसण्याजोग्या प्रकारे परत उभी राहिली. पेशींचे पडदे संरचनात्मकदृष्ट्या सुसंगत राहिले, न्यूरॉन्स आणि आधार पेशींची मांडणी ओळखण्याजोगीच होती, आणि पेशीय कार्याशी संबंधित काही आण्विक यंत्रणाही अद्याप उपस्थित होत्या. हे निष्कर्ष सूचित करतात की क्रायोनिक्स संस्थांनी वापरलेले जतन आणि साठवण प्रोटोकॉल किमान काही प्रमाणात तरी अनियंत्रित गोठविण्यामुळे अपेक्षित असणारे मोठ्या प्रमाणातील संरचनात्मक नुकसान रोखतात.

परंतु पुन्हा तापवण्याने कोणताही पुरावा दाखवला नाही की त्या पेशी विद्युत क्रिया पुन्हा मिळवू शकतात किंवा कार्यरत चयापचयासारखे काहीही पुन्हा सुरू करू शकतात. हा फरक प्रचंड महत्त्वाचा आहे. संरचनात्मक जतन, ते जरी परिपूर्ण असले तरी, जिवंत, विचार करणाऱ्या मेंदूची निर्मिती करणाऱ्या कार्यात्मक अवस्थेचे जतन करण्यासारखे नाही. स्मृती आणि व्यक्तिमत्त्व कोड करणाऱ्या सायनॅप्टिक जोडण्यांच्या नमुन्यांचा स्तर नॅनोमीटर प्रमाणात असतो, आणि ते वाचण्यासाठी सध्याच्या इमेजिंग किंवा पुनर्रचना क्षमतांपेक्षा कितीतरी पुढील तंत्रज्ञानांची गरज भासेल; त्यांना पुन्हा कार्यक्षम करणे तर त्याहूनही कठीण आहे.

क्रायोप्रिझर्व्हेशनवरील वाद

कोल्स यांनी भविष्यातील पुनरुज्जीवनाची शक्यता, जरी ती कितीही लहान असली तरी, त्यासाठी लागणारा खर्च आणि आवश्यक व्यवस्थापन योग्य ठरवेल या गणनेवर आधारित क्रायोप्रिझर्व्हेशन निवडले. औपचारिक निर्णय सिद्धांताच्या दृष्टीने ती गणना स्पष्टपणे चुकीची नाही — जर पुनरुज्जीवनाचा फायदा पुरेसा मोठा असेल, तर अतिशय लहान शक्यताही गुंतवणूक न्याय्य ठरवू शकते. पण क्रायोनिक्सचा सर्वात काळजीपूर्वक अभ्यास करणाऱ्या वैज्ञानिक समुदायाने साधारणतः असा निष्कर्ष काढला आहे की सध्याच्या जतन पद्धती त्या नॅनोस्केल संरचनांना — म्हणजे स्वतःचे कोडिंग करणाऱ्या सायनॅप्टिक वजनांना — नुकसान पोहोचवतात, ज्यांची पुनर्रचना पुनरुज्जीवनासाठी आवश्यक असेल.

फॅही यांच्या निष्कर्षांचे सर्वात तांत्रिकदृष्ट्या आशावादी स्पष्टीकरण असे की कोल्स यांच्या मेंदूच्या ऊतींची मोठ्या प्रमाणातील रचना अत्यंत वाईट परिस्थितीच्या मॉडेल्सनी भाकीत केल्यापेक्षा चांगली जतन झाली होती. सर्वात निराशावादी स्पष्टीकरण असे की, मानक सूक्ष्मदर्शकाखाली दिसणाऱ्या प्रमाणातील संरचनात्मक जतनामुळे सायनॅप्टिक स्तरावर साठवलेली माहिती टिकली का, याबद्दल फारसे काही कळत नाही, आणि त्या प्रश्नाचे उत्तर या अभ्यासात मिळालेले नाही.

अधिक व्यावहारिक आघाडी: अवयव प्रत्यारोपण

मेंदूच्या पुनरुज्जीवनाचा प्रश्न अजूनही तर्काधारित भविष्यवादी विचारांच्या क्षेत्रात असला तरी, क्रायोप्रिझर्व्हेशन क्षेत्रातील संशोधक जे तंत्र विकसित करत आहेत त्याचे पारंपरिक औषधोपचारात तातडीचे आणि कदाचित जीव वाचवणारे उपयोग आहेत. अवयव प्रत्यारोपण सध्या अत्यंत कठोर वेळेच्या मर्यादांत चालते: दात्याचे हृदय घेतल्यानंतर साधारण चार तासांच्या आत प्रत्यारोपित करावे लागते, तर मूत्रपिंड 24 ते 36 तासांच्या आत. हे कालखंड इतके लहान आहेत की भौगोलिक अंतरच जगण्याचे निर्धारण करते — मोठ्या प्रत्यारोपण केंद्रांपासून दूर असलेल्या रुग्णांचे परिणाम प्रणालीगतरीत्या वाईट असतात, आणि लॉजिस्टिक्स वेळेत दाता उपलब्धता व प्राप्तकर्त्याची गरज यांचा मेळ घालू शकत नसल्यामुळे दरवर्षी हजारो उपयोगी अवयव फेकून दिले जातात.

प्रत्यारोपणयोग्य अवयवांचे यशस्वी क्रायोप्रिझर्व्हेशन हे समीकरण बदलून टाकेल. तासांऐवजी आठवडे किंवा महिने जतन करता येणारा अवयव भौगोलिकदृष्ट्या सर्वात जवळच्या व्यक्तीऐवजी सर्वोत्तम जुळणाऱ्या प्राप्तकर्त्याशी जोडता येईल, ज्यामुळे दीर्घकालीन परिणाम नाट्यमयरीत्या सुधारतील. त्यामुळे अधिक चांगल्या प्रतिजैविक-प्रतिरक्षीय जुळणीसाठी वेळ मिळेल, आणि त्यामुळे प्रत्यारोपण प्राप्तकर्त्यांना सध्या आवश्यक असलेल्या आयुष्यभराच्या इम्युनोसप्रेसंट औषधांची गरज कमी होऊ शकते — ही औषधे गंभीर दुष्परिणामांसह येतात आणि संसर्ग तसेच काही कर्करोगांचा धोका लक्षणीय वाढवतात.

प्राणी मॉडेल्ससह काम करणाऱ्या संशोधकांनी आधीच संकल्पनेचा पुरावा दाखवला आहे. अनेक संस्थांतील पथकांनी उंदीर आणि सशांमधून मूत्रपिंड व हृदय यशस्वीपणे काढले, विट्रिफिकेशन प्रोटोकॉल वापरून क्रायोप्रिझर्व्हेशन केले, आणि नंतर ते पुन्हा प्रत्यारोपित केले. त्या प्राण्यांनी जतन केलेल्या अवयव कार्यासह जगून दाखवले — जे फक्त दहा वर्षांपूर्वी अशक्य वाटले असते. या क्षेत्रातील शास्त्रज्ञ सध्याच्या काळाचे वर्णन "मानवी आकाराच्या अवयव क्रायोप्रिझर्व्हेशनच्या उंबरठ्यावर" असे करतात, आणि सध्या उरलेली मुख्य आव्हाने म्हणजे मोठ्या अवयवांच्या आकारांवर तापविण्याचे प्रोटोकॉल प्रमाणात वाढवणे, तेही ऊतींमध्ये तडे जाऊ शकतील अशा हानिकारक तापमान फरकांशिवाय.

विट्रिफिकेशन: जतनामागील तंत्रज्ञान

आधुनिक अवयव जतन संशोधनाला गोठविण्याच्या विज्ञान-कथा आवृत्तीपासून वेगळे करणारी मुख्य प्रगती म्हणजे विट्रिफिकेशन — थंड करताना बर्फ स्फटिक तयार होऊ नयेत म्हणून वापरल्या जाणाऱ्या क्रायोप्रोटेक्टंट रसायनांचा वापर. बर्फ हा ऊती जतन करण्याचा शत्रू आहे, कारण वाढणारे स्फटिक पेशींचे पडदे भौतिकरीत्या फोडतात आणि पेशीबाह्य मॅट्रिक्सचा नाश करतात. विट्रिफिकेशन ऊतीतील पाणी काचेसारख्या, स्फटिकरहित अवस्थेत रूपांतरित करते, ज्यामुळे हे नुकसान टळते. आव्हान असे की क्रायोप्रोटेक्टंट्स स्वतःही जास्त濃度त विषारी असतात; त्यामुळे ऊती अजून कार्यरत असताना, पण क्रायोप्रोटेक्टंट्स अजून नुकसान करत नसताना, त्यांना ऊतींमध्ये प्रवाहित करण्यासाठी अत्यंत काळजीपूर्वक प्रोटोकॉल आवश्यक असतो.

फॅही यांनी दशकानुदशके विट्रिफिकेशन प्रोटोकॉल विकसित करण्यात मध्यवर्ती भूमिका बजावली आहे. मूत्रपिंड विट्रिफिकेशनवरील त्यांच्या आधीच्या कामाने सध्याच्या पिढीतील अवयव बँकिंग संशोधनात वापरल्या जाणाऱ्या अनेक तत्त्वांची पायाभरणी केली. या संदर्भात कोल्स यांच्या मेंदूच्या ऊतींचा अभ्यास हा प्रामुख्याने क्रायोनिक्सला पुनरुज्जीवन तंत्रज्ञान म्हणून तपासण्याचा प्रयत्न नाही, तर जुन्या, आधुनिक विट्रिफिकेशनपेक्षा कमी प्रगत प्रोटोकॉल वापरून जतन केलेल्या ऊतींवर दीर्घ काळ अतिशय कमी तापमानात साठवणुकीचा काय परिणाम होतो हे समजून घेण्यासाठी त्याच तपासणी साधनांचा वापर आहे.

जतन केलेल्या मृतांचे संशोधन करण्याची नैतिकता

या अभ्यासामुळे क्रायोबायोलॉजीने यापूर्वी क्वचितच हाताळलेले प्रश्न समोर आले आहेत. कोल्स यांनी मृत्यूपूर्वीच त्यांच्या जतन केलेल्या अवशेषांच्या वैज्ञानिक अभ्यासाला संमती दिली होती, त्यामुळे या विशिष्ट संशोधनासाठी स्पष्ट नैतिक मान्यता मिळते. पण जसे क्रायोनिक्स संस्था अधिकाधिक जतन केलेल्या व्यक्तींचा संचय करत आहेत, आणि जतन केलेल्या ऊतींचा अभ्यास करण्यासाठीची वैज्ञानिक साधने अधिक शक्तिशाली होत आहेत, तसतशी वैद्यकीय संशोधन आणि तात्त्विकदृष्ट्या अस्वस्थ करणाऱ्या काहीतरी गोष्टीतील सीमा काळजीपूर्वक तपासण्याची गरज निर्माण होईल. या क्षेत्रासाठी वैज्ञानिक समुदायाने अजून एकसंध मानदंड विकसित केलेले नाहीत, आणि फॅही यांचे काम ही अशा प्रदेशातली सुरुवातीची पायरी आहे जिथे मूलभूत तंत्रज्ञान पुढे जात असताना सातत्यपूर्ण नैतिक देखरेख आवश्यक राहील.

हा लेख MIT Technology Review च्या वार्तांकनावर आधारित आहे. मूळ लेख वाचा.