מהי הקפאה קריוגנית?
הקפאה קריוגנית היא תהליך המשמש לשימור סוגים שונים של חומרים ביולוגיים – כגון תאים,
רקמות או איברים על ידי קירורם לטמפרטורות נמוכות מאוד, באמצעות חנקן נוזלי,
השומר על טמפרטורות ליד -196 מעלות צלזיוס (-321 מעלות פרנהייט).
בטמפרטורות קיצוניות אלו, כל הפעילות הביולוגית, כולל התהליכים הביוכימיים שעלולים להוביל למוות תאים וריקבון,
נעצרת למעשה.
הקפאה קריוגנית נפוצה בתחומים רבים, כולל רפואה, חקלאות ושימור.
ברפואה, היא חיונית לשימור דם, זרע, ביציות ורקמות אחרות לשימוש עתידי בטיפולים והליכים.
בחקלאות, היא יכולה לסייע באחסון חומר גנטי מצמחים ובעלי חיים, מסייעת בשימור המגוון הביולוגי ותוכניות רבייה.
היא משמשת לאגירת תאים ורקמות ממינים בסכנת הכחדה, ומספקת משאבים למחקר עתידי
ולהחייאה פוטנציאלית של מינים אלה.
סוגי הקפאה קריוגנית
שיטות הקפאה קריוגנית משתנות באופן משמעותי בהתאם לסוג החומר הביולוגי הנשמר.
להלן כמה סוגים של טכניקות הקפאה קריוגנית:
הקפאה איטית:
שיטה מסורתית זו כוללת קירור הדרגתי של החומר הביולוגי במשך מספר שעות.
במהלך התהליך, לעתים קרובות נעשה שימוש בחומרים מגני קריו למניעת היווצרות גבישי קרח,
שעלולים לפגוע במבני תאים.
שיטה זו משמשת עבור סוגי תאים רבים, כולל זרע, ביציות ועוברים.
ויטריפיקציה:
ויטריפיקציה כרוכה בקירור הדגימות הביולוגיות במהירות רבה בנוכחות ריכוזים גבוהים של חומרי מגן קריו,
מה שמוביל למצב דמוי זכוכית ללא היווצרות גבישי קרח.
שיטה זו שימושית במיוחד לשימור מבנים מורכבים יותר כמו עוברים וביציות.
ליאופיליזציה (ייבוש בהקפאה):
טכניקה זו כוללת הקפאת החומר ולאחר מכן הפחתת הלחץ שמסביב כדי לאפשר למים הקפואים
בחומר לעבור ישירות ממוצק לגז.
היא משמשת לשימור חלבונים, תרופות וחומרים ביולוגיים אחרים שיכולים לעמוד בתהליך הייבוש בהקפאה.
התייבשות Cryoprotectant:
לפני ההקפאה, ניתן לייבש את התאים בעזרת חומרים קריו-פרוטקטים המחליפים מים בתא,
ומפחיתים את היווצרות גבישי קרח.
שיטה זו פחות נפוצה אך ניתנת לשימוש בשילוב עם טכניקות הקפאה קריוגנית אחרות.
קירור מהיר במיוחד:
טכניקה זו מקררת במהירות חומרים ביולוגיים לטמפרטורות קריוגניות ללא ריכוזים משמעותיים של מגן קריו.
לפעמים ניתן להשיג זאת באמצעות הכנסה ישירה לתוך חנקן נוזלי.
לכל אחת מהשיטות הללו יש יישומים, יתרונות ומגבלות ספציפיים, בהתאם לסוג התאים או הרקמות הנשמרות
והשימוש המיועד של החומר לאחר ההפשרה.
סטארטאפים בתחום הקריוגניקה
להלן חמישה סטארטאפים המחדשים בתחום הקריוגניקה, כל אחד מציע פתרונות ייחודיים
או מתמקד ביישומים ספציפיים של הטכנולוגיה:
Stasis Labs
Stasis Labs מתמחה בצורה חדשה של הקפאה קריוגנית תוך שימוש באלגוריתמים מתקדמים
כדי לייעל את תהליכי ההקפאה וההפשרה של איברים אנושיים.
הטכנולוגיה שלהם שואפת להרחיב את הכדאיות של איברים להשתלה, יכולה לחולל מהפכה בתרומת איברים
ולהציל חיים נוספים.
Cellibre –
Cellibre מתמקדת בשמירה בהקפאה של מוצרי חקלאות, כולל תאים המשמשים ליצירת בשר שגדל במעבדה.
הטכנולוגיה שלה נועדה להבטיח את אורך החיים והכדאיות של תאים לשימוש בייצור מזון בר קיימא,
לתמוך בתעשייה הגדלה של בשרים מתורבתים.
X-Therma Inc.
חברה זו מפתחת פתרונות מדיה לשימור ביולוגי מתקדמים המשפרים את טכניקות השימור המסורתיות.
המוצרים שלה נועדו להפחית היווצרות קרח בטמפרטורות נמוכות במיוחד, ולשפר את הכדאיות של רקמות
ואיברים במהלך אחסון לטווח ארוך.
Cryovault
Cryovault מספקים שירותי הקפאה קריוגנית המותאמים במיוחד לתעשיית הפוריות.
הם מציעים פתרונות לאחסון תאי רבייה ורקמות, כולל זרע, ביציות ועוברים, תוך שימוש בטכנולוגיה קריוגנית חדשנית
כדי להבטיח כדאיות מקסימלית.
VitriCell
שבסיסה בבלגיה, VitriCell מתמחה בפתרונות זיגוג הקפאה קריוגנית של דגימות ביולוגיות רגישות,
כגון עוברים וביציות.
הטכנולוגיה שלה שואפת לפשט את תהליך הוויטריפיקציה תוך הגדלת שיעור ההישרדות ואיכות התאים המשומרים.
סטארטאפים אלה דוחפים את גבולות ההקפאה הקריוגנית, ומבקשים לשפר את היעילות והאפקטיביות
של פתרונות אחסון ביולוגיים בתחומים שונים.
שאלות ותשובות בנושא הקפאה קריוגנית
ש: אילו סוגי חומרים ביולוגיים ניתן לשמר בהקפאה?
ת: חומרים ביולוגיים שניתן לשמר בהקפאה כוללים תאי אדם ובעלי חיים, רקמות, איברים, מיקרואורגניזמים,
חומר גנטי (כגון DNA ו-RNA), ותאי רבייה כמו זרע וביצית.
ש: מדוע הקפאה קריוגנית חשובה ברפואה?
ת: ברפואה, הקפאה קריוגנית חיונית לאחסון חומרים ביולוגיים שונים המשמשים בטיפולים רפואיים, כגון דם, מח עצם,
תאי גזע ותאי רבייה, בהם ניתן להשתמש בהליכים כמו הפריה חוץ גופית והשתלת איברים.
ש: מהם cryoprotectants ומדוע משתמשים בהם?
ת: Cryoprotectants הם חומרים המשמשים להגנה על חומר ביולוגי מפני נזקי הקפאה עקב היווצרות גבישי קרח
במהלך תהליך הקפאה קריוגנית.
הם פועלים על ידי הורדת נקודת הקיפאון של התמיסה והפחתת היווצרות קרח.
ש: במה שונה ויטריפיקציה מהקפאה קריוגנית מסורתית?
ת: ויטריפיקציה היא שיטת הקפאה קריוגנית הכוללת הקפאה מהירה של חומרים ביולוגיים
עם ריכוז גבוה של חומרי cryoprotectants, המובילה להתמצקות ללא היווצרות גבישי קרח העלולים לפגוע בתאים.
ש: האם ניתן לשמר בהצלחה איברים שלמים?
ת: נכון לעכשיו, שימור איברים שלמים בהקפאה הוא מאתגר ועדיין בפיתוח.
המחקר מתפתח לשיפור טכניקות כגון פרפוזיה וויטריפיקציה שיאפשרו שימור איברים שלמים בעתיד.
