Κυτταρική ζωή, θάνατος και τα πάντα ενδιάμεσα
«Όταν τα κύτταρα δεν χρειάζονται πλέον, πεθαίνουν με αυτό που μπορεί να ονομαστεί μεγάλη αξιοπρέπεια», έγραψε ο Bill Bryson στο A Short History of Nearly Everything . Η σοφία που έχει ληφθεί εδώ και πολύ καιρό ήταν ότι αυτή η πορεία προς τη λήθη, όταν έχει προχωρήσει αρκετά, δεν μπορεί να αντιστραφεί. Όμως, καθώς η επιστήμη διαγράφει τα περιγράμματα της κυτταρικής λειτουργίας με ολοένα και περισσότερες λεπτομέρειες, μια πιο ρευστή αντίληψη της κυτταρικής ζωής και θανάτου έχει αρχίσει να κερδίζει το πάνω χέρι.
Ίσως η πιο δραματική απόδειξη γι' αυτό προέκυψε τον περασμένο Απρίλιο, όταν μια ομάδα της Ιατρικής Σχολής του Γέιλ επέστησε την παγκόσμια προσοχή για τη σύντομη αποκατάσταση της κυτταρικής δραστηριότητας σε νεκρούς εγκεφάλους. Οι νευροεπιστήμονες Nenad Sestan, Zvonimir Vrselja και οι συνάδελφοί τους ανέπτυξαν ένα σύστημα που ονομάζεται BrainEx που μπορεί να εμποτίσει έναν εγκέφαλο με ένα διάλυμα με βάση την αιμοσφαιρίνη για να θρέψει τα κύτταρα ενώ προάγει την ανάρρωσή τους από τη στέρηση οξυγόνου, μια κατάσταση που είναι συνήθως θανατηφόρα για τους νευρώνες μετά από 10 λεπτά περίπου. . Το δοκίμασαν σε εγκεφάλους που εξήχθησαν από σφαγμένους χοίρους, στερήθηκαν αίμα και διατηρήθηκαν σε θερμοκρασία δωματίου για έως και τέσσερις ώρες - καθιστώντας τους εντελώς νεκρούς σύμφωνα με οποιοδήποτε συμβατικό πρότυπο.
Ωστόσο, μετά από έγχυση με το πειραματικό διάλυμα για έξι ώρες, πολλά από αυτά τα επιδεινωμένα και φαινομενικά άψυχα εγκεφαλικά κύτταρα ανέκτησαν -τουλάχιστον προσωρινά- μέρος της κανονικής δομής και της μεταβολικής τους δραστηριότητας. Φέτες νευρικού ιστού ήταν ακόμη σε θέση να μεταφέρουν ηλεκτρικά σήματα (για ηθικούς λόγους, οι ερευνητές είχαν γενικά καταστείλει αυτή την ικανότητα σε ολόκληρο τον εγκέφαλο των ζώων). Το BrainEx ή κάτι παρόμοιο μπορεί κάποια μέρα να χρησιμοποιηθεί για την αποκατάσταση εγκεφάλων που απειλούνται από εγκεφαλικά επεισόδια, στέρηση οξυγόνου ή άλλες καταστάσεις, αν και θα χρειαστούν χρόνια περαιτέρω δοκιμών προτού αυτό καταστεί δυνατό.
Το επίτευγμα της ομάδας του Γέιλ ήταν ο τίτλος μιας σειράς πρόσφατων εργασιών που διερευνούν τον οριακό χώρο μεταξύ της κυτταρικής ζωής και του θανάτου. Αν και η ζωή και ο θάνατος αντιμετωπίζονται συνήθως ως εναλλακτικές, δεν είναι τόσο απλό. Γιατροί, ιατροί και νομοθέτες έχουν αγωνιστεί να ορίσουν τη στιγμή του θανάτου για τους ανθρώπους:Είναι όταν σταματά η αναπνοή; Όταν η καρδιά σταματά να χτυπά; Πότε η εγκεφαλική δραστηριότητα είναι μη ανιχνεύσιμη; Προκύπτουν διαφορετικές απαντήσεις επειδή ο θάνατος είναι μια διαδικασία, και όχι απαραίτητα μια μη αναστρέψιμη.
Το φράγμα μεταξύ ζωής και θανάτου είναι πορώδες ακόμη και στο επίπεδο των κυττάρων, των θεμελιωδών μονάδων της ζωής. Οι ερευνητές μαθαίνουν ότι τα κύτταρα που κάποτε θεωρούνταν τερματικά ή νεκρά μπορούν να αναστηθούν ή να αναστηθούν μερικώς, υπό τις κατάλληλες συνθήκες. Μελετώντας τις διεργασίες που επιτρέπουν στα κύτταρα σε κενό να επιστρέψουν προς τη ζωή, οι επιστήμονες ελπίζουν τελικά να αποκαταστήσουν τα άρρωστα κύτταρα στην υγεία, να περιορίσουν την υπερδραστήρια κυτταρική διαίρεση, να αναζωογονήσουν όργανα που έχουν λήξει και ακόμη και να ανοίξουν το δρόμο για να περιπλανηθούν ξανά τα πλάσματα που έχουν εξαφανιστεί.
Επιστροφή από το χείλος
Διαισθητικά, τείνουμε να σκεφτόμαστε την ανάσταση ως ένα εντυπωσιακό, επιδεικτικό γεγονό:ένας Φοίνικας που αναδύεται από τις στάχτες. Αλλά σε κυτταρικό επίπεδο, η ανάσταση είναι λιγότερο θριαμβευτική μεταμόρφωση από το κρεσέντο μιας καλοκουρδισμένης ορχήστρας.
Αν και είναι εύκολο να εξισωθεί ο θάνατος με το χάος, ο κυτταρικός θάνατος απέχει πολύ από μια τυχαία διαδικασία - τα κύτταρα που πρόκειται να λήξουν τείνουν να κλείνουν με προβλέψιμο τρόπο. Οι εσωτερικές τους γεννήτριες επιβραδύνουν, τα οργανίδια τους μπορεί να κατακερματιστούν και το DNA τους διασπάται.
Για να υποβάλουν μια προσφορά ανάστασης, τα κύτταρα πρέπει να αντιστρέψουν αυτές τις διαδικασίες και να προσπαθήσουν να επιδιορθώσουν τη ζημιά μέσω μιας πολύπλοκης, αυστηρά χορογραφημένης λειτουργίας. Συχνά μπορούν να ξεκινήσουν από μόνοι τους αυτήν την περίπλοκη ανάκαμψη — μια ανακάλυψη που προέκυψε πριν από αρκετά χρόνια καθώς οι επιστήμονες αμφισβήτησαν παλιές υποθέσεις σχετικά με το οριστικό του κυτταρικού θανάτου.
Μεταξύ των πιο επίμονων αρχικών ερωτήσεων ήταν τα αδέρφια Ho Lam (Hogan) Tang και Ho Man (Holly) Tang, βιολόγοι που ήταν τότε στο Κινεζικό Πανεπιστήμιο του Χονγκ Κονγκ. Οι Tang είχαν από καιρό ακούσει ότι από τη στιγμή που τα κύτταρα εισέλθουν στην απόπτωση, μια κλασική ακολουθία θανάτου που περνούν πολλά κύτταρα, δεν μπορούν να επαναφερθούν στη ζωή λόγω των κασπασών - των λεγόμενων ενζύμων δήμιων που κόβουν τις κυτταρικές πρωτεΐνες σε θραύσματα. Οι κασπάσες θεωρούνταν το τελευταίο καμπανάκι του θανάτου σχεδόν για οποιοδήποτε κύτταρο:Μόλις εμφανίστηκαν, δεν υπήρχε τρόπος να αντιστραφεί η απόπτωση. Αλλά ο Χόγκαν και η Χόλι Τανγκ δεν ήταν τόσο σίγουροι. «Ρωτήσαμε, «Είναι αλήθεια αυτό;» είπε ο Χόγκαν Τανγκ.
Για να το ανακαλύψουμε, το 2008 οι Tang σχεδίασαν ένα απλό πείραμα. Βύθισαν ανθρώπινα κύτταρα όγκου σε αιθανόλη για να ξεκινήσουν την απόπτωση. Αλλά αντί να πετάξουν τα πιθανώς νεκρά κύτταρα μετά, έπλυναν τα κύτταρα και τα έβαλαν σε ένα φρέσκο μέσο καλλιέργειας.
Τα αποτελέσματα ήταν συγκλονιστικά. Μέχρι το επόμενο πρωί, μερικά από τα κύτταρα είχαν ανακτήσει την κανονική, υγιή εμφάνισή τους. «Δεν είναι κάτι που περιμέναμε», είπε ο Χόγκαν Τανγκ, ο οποίος βρίσκεται τώρα στην Ιατρική Σχολή Τζονς Χόπκινς. Στη θέση των συρρικνωμένων, συρρικνωμένων κυττάρων που είχαν απομείνει, βρήκαν ξεπλυμένα κύτταρα με άθικτες μεμβράνες. Βασικά οργανίδια όπως τα μιτοχόνδρια λειτουργούσαν ξανά κανονικά. Όλα τα σημάδια έδειχναν μια δραματική ανατροπή μέσα σε μια νύχτα — μια κυτταρική μεγαλύτερη επιστροφή.
Όταν οι δύο επιστήμονες αναγνώρισαν τα ενεργά ένζυμα κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, επιβεβαίωσαν ότι τα κύτταρα μπορούσαν να ανακάμψουν ακόμη και όταν οι κασπάσεις είχαν αρχίσει να κόβουν τα σπλάχνα τους. Το 2012, ο Χόγκαν και η Χόλι Τανγκ ονόμασαν αυτή τη διαδικασία κυτταρικής ανάκαμψης «ανάσταση», από την ελληνική λέξη που σημαίνει «ανάσταση στη ζωή» ή ανάσταση.
Η κυτταρική βιολόγος Denise Montell - η οποία εργάστηκε με τους Tangs στο Johns Hopkins και ήταν συν-συγγραφέας στην εφημερίδα του 2012 - είχε επίσης αρχίσει να αμφισβητεί την ύπαρξη ενός κυτταρικού σημείου χωρίς επιστροφή. Για να το διερευνήσει, ο Montell, τώρα του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια στη Σάντα Μπάρμπαρα, βύθισε μερικά ανθρώπινα καρκινικά κύτταρα σε αλκοόλ για να ξεκινήσει τον κυτταρικό θάνατο. Το οινόπνευμα είχε το αναμενόμενο αποτέλεσμα μέσα σε λίγες ώρες:Τα κύτταρα άρχισαν να συρρικνώνονται, οι μεμβράνες τους να διογκώνονται σαν μπαλόνια νερού με αδύναμα σημεία.
Αφού η ομάδα του Montell έπλυνε τα κύτταρα για να αφαιρέσει το αλκοόλ, παρακολούθησαν την ανάσταση των κυττάρων ανά ώρα. Αρχικά, νόμιζε ότι τα κύτταρα είχαν ανακτηθεί πλήρως μετά από μόλις δύο ώρες, αλλά μετά από 12 ώρες συνειδητοποίησε ότι τα κύτταρα έμοιαζαν πολύ διαφορετικά από ό,τι είχαν πριν από 10 ώρες. Η αλληλούχιση γονιδίων που ήταν ενεργά σε διάφορα χρονικά σημεία αποκάλυψε ότι «βασικά, υπάρχουν δύο φάσεις στην ανάκαμψη», είπε ο Montell. "Υπάρχει μια μεταγενέστερη φάση που περιλαμβάνει διαφορετικές διαδικασίες."
Στην πρώτη φάση της ανάστασης, τα κύτταρα των οποίων η ανάπτυξη έχει σταματήσει κατά τη διάρκεια της απόπτωσης αρχίζουν να αναπτύσσονται ξανά και επαναλαμβάνουν έναν φυσιολογικό κυτταρικό κύκλο. Στο μεταγενέστερο στάδιο, μετά από περίπου μισή ημέρα, τα κύτταρα αρχίζουν να επιμηκύνονται και να κινούνται περισσότερο από πριν καθώς διαιρούνται και αναπαράγονται - μια απόκριση που, στα ζωντανά ζώα, θα μπορούσε να βοηθήσει τους κατεστραμμένους ιστούς να γεμίσουν και να αναγεννηθούν. Ο Montell παρατήρησε επίσης ότι τα γονίδια που προάγουν την ανάπτυξη και την ανάκτηση ήταν ενεργά κατά τη διάρκεια της απόπτωσης σε κάποιο βαθμό, υποδηλώνοντας ότι οι σπόροι της πιθανής ανάστασης σπέρνονται ακόμη και όταν ξεκινά η απόπτωση. "Τα κύτταρα ετοιμάζονται να ανακάμψουν ακόμα και όταν πεθαίνουν", είπε.
Το 2015, μέσω των εργασιών που ξεκίνησαν στο εργαστήριο του Montell και στη συνέχεια συνεχίστηκαν σε αυτό του J. Marie Hardwick στο Johns Hopkins, οι Tang αποκάλυψαν έναν τρόπο παρακολούθησης της αναστάσεως σε ζωντανούς οργανισμούς επισημαίνοντας τα γονίδια των ζώων με μια φθορίζουσα πρωτεΐνη που λάμπει μόνο μετά από το ένζυμο κασπάση ενεργοποιείται. Αυτό τους επιτρέπει να δουν ποια κύτταρα προχωρούν εν μέρει μέσω της απόπτωσης, στη συνέχεια να αλλάξουν ταχύτητα και να επιστρέψουν στην κανονική λειτουργία. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν διάφορες τεχνικές για να αποδείξουν ότι η ανάσταση εμφανίζεται σε οργανισμούς που κυμαίνονται από μύγες φρούτων έως τρωκτικά. Αυτό είναι «αρκετά σοκαριστικό», είπε ο Montell. "Αυτά τα συμβάντα δεν είναι σπάνια ακόμη και κατά τη διάρκεια της φυσιολογικής ανάπτυξης."
Αυτό υποδηλώνει ότι η αναστάση μπορεί να επιμένει λόγω του εξελικτικού πλεονεκτήματος που προσφέρει. «Μερικές φορές τα κύτταρα εκτίθενται σε ένα σοβαρό αλλά προσωρινό στρες και μπορεί να μην είναι επωφελές για κάθε κύτταρο του σώματός σας να αυτοκτονήσει», είπε ο Montell. "Εξελίχθηκε ως τρόπος περιορισμού της μόνιμης βλάβης των ιστών."
Εάν ορισμένα κύτταρα πεθάνουν ενόψει της έλλειψης θρεπτικών συστατικών, για παράδειγμα, θα είναι διαθέσιμα περισσότερα θρεπτικά συστατικά για να καταναλώσουν τα επιζώντα κύτταρα — υπό την προϋπόθεση ότι μπορούν να αντιστρέψουν την ακολουθία θανάτου. Όταν ο Χόγκαν και η Χόλι Τανγκ έδωσαν στις φρουτόμυγες μια γιορτή πλούσια σε πρωτεΐνες μετά από μέρες στέρησης, τα κύτταρα ωαρίων μυγών που είχαν ξεκινήσει απόπτωση ανέτρεψαν την πορεία τους και επισκευάστηκαν. Η Ανάσταση, λοιπόν, είναι ένα αντίβαρο στο κυτταρικό κλάδεμα που εκτελούν υπό πίεση, ένα ενεργητικό γιανγκ στο yin της απόπτωσης.
Ένα οξυδερκές ξύπνημα
Αν και η αναστάση είναι μια σχετικά πρόσφατη ανακάλυψη, μια λεπτόμορφη μορφή ανάστασης έχει ιντριγκάρει τους βιολόγους εδώ και δεκαετίες:η διαδικασία που χρησιμοποιούν τα κύτταρα για να βγουν από τον βαθύ λήθαργο. Σε ένα ευρύ φάσμα ειδών, ορισμένα κύτταρα μπορούν να επιβραδύνουν δραματικά τη δραστηριότητά τους, όπως τα φώτα που χαμηλώνουν χωρίς να σκοτεινιάζουν. Καθώς παραμένουν σε αυτή την ήρεμη κατάσταση, περιμένουν την κατάλληλη στιγμή για να ξαναζωντανέψουν — όποτε οι συνθήκες είναι ιδανικές για να ανθίσουν.
Ένα από τα καλύτερα μελετημένα παραδείγματα λήθαργου είναι ο ξύλινος βάτραχος, Rana sylvatica , το οποίο παγώνει στερεό όταν η θερμοκρασία πέφτει κατακόρυφα το χειμώνα. Πριν από την πρώτη κατάψυξη, ο βάτραχος βρίσκει μια φωλιά απορριμμάτων φύλλων στην οποία μπορεί να παραμείνει μονωμένος. Καθώς οι κρύσταλλοι πάγου εξαπλώνονται σε όλο το σώμα του, το συκώτι του εκλύει γλυκογόνο, ένα φυσικό αντιψυκτικό που εμποδίζει τα κύτταρα να σκάσουν. Αυτή η προσαρμογή ενισχύει τα κύτταρα έναντι της καταψύξεως, έτσι ώστε τα περισσότερα από αυτά να μπορούν να συνεχίσουν την κανονική τους δραστηριότητα αργότερα.
Ερευνητές όπως ο Kenneth Storey εργάζονται για να κατανοήσουν πώς αυτά τα κρυοδιατηρημένα κύτταρα βατράχου καταφέρνουν να επιστρέψουν σε πλήρη λειτουργία. Ο Story, ένας μοριακός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο Carleton της Οτάβας, έχει μελετήσει αυτό που αποκαλεί "frogsicles" για πολλά χρόνια και η γονιδιακή αλληλουχία τον βοήθησε να εντοπίσει ορισμένα θεμέλια της αξιοσημείωτης ανάκτησής τους.
Όταν οι βάτραχοι εισέρχονται στην παρατεταμένη στάση τους, όπως διαπίστωσε ο Story το 2016, τα κύτταρά τους εκκρίνουν μια ουσία που ονομάζεται μετασχηματιστικός αυξητικός παράγοντας-βήτα (TGF-beta), η οποία διεγείρει την παραγωγή πρωτεϊνών που διακόπτουν τις κυτταρικές διεργασίες. Ταυτόχρονα, αυτές οι πρωτεΐνες ενεργοποιούν συγκεκριμένα γονίδια που βοηθούν στην πήξη του αίματος. Αυτό βοηθά να διασφαλιστεί ότι οποιαδήποτε μικρή αιμορραγία κατά τη διαδικασία κατάψυξης θα ελέγχεται κατά τη διάρκεια του λήθαργου, επιτρέποντας στους ιστούς του βατράχου να ανακάμψουν πιο γρήγορα όταν τελειώσει ο μακρύς χειμώνας. Οι αντιμικροβιακές πρωτεΐνες συσσωρεύονται επίσης σε κατεψυγμένα κύτταρα βατράχου, διατηρώντας τα κύτταρα αρκετά υγιή ώστε να επιστρέφουν δυναμικά την άνοιξη.
Ενώ λίγα ζώα χρησιμοποιούν τις ίδιες μεθόδους επιβίωσης στο κρύο με τους ξυλοβάτραχους, τα κύτταρα των θηλαστικών χρησιμοποιούν παρόμοιες στρατηγικές αυτοπροστασίας όταν αδρανούν. Η κυτταρική βιολόγος Laila Ritsma μελετά λανθάνοντα κύτταρα σε ζωντανά ποντίκια στο Ιατρικό Κέντρο του Πανεπιστημίου του Leiden στην Ολλανδία χρησιμοποιώντας μια τεχνική απεικόνισης που ονομάζεται ενδοβιολογική μικροσκοπία. Βάφει τα κύτταρά της με φθορίζουσα χρωστική ουσία, η οποία σταδιακά αραιώνεται περισσότερο μόλις τα βαμμένα κύτταρα αρχίσουν να πολλαπλασιάζονται. "Εάν ένα κύτταρο πολλαπλασιάζεται πολύ, θα καταλήξετε με πολύ λίγη χρωστική", είπε ο Ritsma.
Σε αδρανοποιημένα κύτταρα, ωστόσο, η χρωστική παραμένει έντονα συγκεντρωμένη, επιτρέποντας στον Ritsma να αναγνωρίσει αυτά τα κύτταρα με την όραση. Χρησιμοποιώντας φθορίζουσα γενετική επισήμανση, παρακολουθεί τη μοίρα μεμονωμένων αδρανών κυττάρων με την πάροδο του χρόνου. Κατά τη διάρκεια του λήθαργου, «ο μεταβολισμός των κυττάρων αρχίζει να είναι χαμηλός - κλείνουν όλες τις οδούς που απαιτούνται για να πολλαπλασιαστούν», είπε ο Ritsma. "Αλλά δεν είναι αλήθεια ότι δεν κάνουν τίποτα."
Οι έρευνες του Ritsma υποδηλώνουν ότι, όπως τα αδρανοποιημένα κύτταρα βατράχου, τα αδρανοποιημένα κύτταρα θηλαστικών βελτιστοποιούν έξυπνα τις πιθανότητές τους για επιτυχή αναζωογόνηση, λιγοστεύουν και στη συνέχεια βουίζουν όταν οι συνθήκες είναι οι καλύτερες. Ανέφερε φέτος ότι, με βάση τις μελέτες έκφρασης πρωτεϊνών, τα κύτταρα των θηλαστικών χρησιμοποιούν την πρωτεΐνη TGF-βήτα για να ελέγξουν την κατάσταση του λήθαργου, όπως ακριβώς κάνουν τα κύτταρα του ξύλινου βατράχου. «Το TGF-beta είναι πολύ ενδιαφέρον, γιατί μπορεί να προκαλέσει λήθαργο, αλλά μπορεί επίσης να προκαλέσει πολλαπλασιασμό», είπε ο Ritsma. "Ολα εξαρτώνται." Για παράδειγμα, ο TGF-beta διεγείρει τη δραστηριότητα των γονιδίων που επιβραδύνουν τον κυτταρικό κύκλο σε ανίχνευση, έτσι ώστε ένα κύτταρο να μπορεί να αδρανήσει. Για να επιστρέψει στη ζωή, ένα κύτταρο μπορεί να αποσιωπήσει αυτά τα γονίδια που προάγουν τον λήθαργο αλλάζοντας ξανά τον TGF-beta.
Αλλά αυτή η θριαμβευτική ανατροπή μπορεί να έχει και μια σκοτεινή πλευρά. Όπως έχει περιγράψει ο Ritsma, στους καρκίνους, ένα μέρος των κακοήθων κυττάρων φαίνεται να υποχωρεί συνήθως σε λήθαργο, μια κατάσταση που τα καθιστά ανθεκτικά στην επίθεση από χημειοθεραπεία ή ακτινοβολία. Ίσως κάποια από αυτά τα αδρανοποιημένα κύτταρα αργότερα να ξαναξυπνήσουν και να επιστρέψουν στην ξέφρενη κατάσταση διαίρεσης τους, συμβάλλοντας σε υποτροπές καρκίνων που βρίσκονταν σε ύφεση.
Revival in Fits and Starts
Ανεξάρτητα από το πλαίσιο ή το είδος, η κυτταρική ανάσταση είναι μια συνεχής διαδικασία προσαρμογής και προσαρμογής. Τα κύτταρα που ανακάμπτουν από διαφορετικά είδη στάσης μπορεί να φαίνονται τόσο ισχυρά όσο πριν, αλλά η ανάκτησή τους μπορεί να απέχει πολύ από το να είναι ομαλή. Σε ένα πείραμα, ο Hogan και η Holly Tang παρατήρησαν ότι μερικά από τα κύτταρα που επέστρεψαν από το χείλος του θανάτου είχαν δυσλειτουργίες στα χρωμοσώματά τους μετά την ανάσταση. Αυτό μπορεί να συμβεί, είπε ο Χόγκαν Τανγκ, επειδή τα κύτταρα υφίστανται βλάβη στο DNA κατά τη διάρκεια της απόπτωσης και δεν είναι ικανά να την επισκευάσουν όλη.
Τα περισσότερα κύτταρα περνούν από ένα παρόμοιο ευάλωτο στάδιο καθώς ολοκληρώνουν το ταξίδι της επιστροφής από τον λήθαργο. Επειδή το νερό διαστέλλεται καθώς παγώνει, ορισμένα από τα κύτταρα των ξύλινων βατράχων υφίστανται έκρηξη μεμβρανών και μεταλλάξεις DNA παρά το οπλοστάσιό τους. Μερικά αδρανοποιημένα κύτταρα καταλήγουν πολύ κατεστραμμένα για να επισκευαστούν και πρέπει να απομακρυνθούν, θύματα από το δικό τους όριο σε κυτταρικό κενό.
Μελετώντας τις λεπτομέρειες του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα αναβιώνουν και πώς αντιμετωπίζουν δυσλειτουργίες στην πορεία, ερευνητές όπως ο Montell, οι Tangs και ο Ritsma ελπίζουν να προκαλέσουν παρόμοια είδη ανάστασης στα ανθρώπινα κύτταρα. «Η προώθηση της αναστάσεως σε νεκρούς νευρώνες και καρδιακά κύτταρα μπορεί να βοηθήσει στη θεραπεία εγκεφαλικού τραυματισμού και καρδιακής προσβολής», είπε ο Χόγκαν Τανγκ. Ο Στόρι παίρνει στοιχεία από την ανάκτηση κυττάρων ξύλινου βατράχου καθώς ερευνά τρόπους απόψυξης κατεψυγμένων ανθρώπινων οργάνων για μεταμόσχευση χωρίς ζημιά. Αυτό θα επέτρεπε στα όργανα να αποθηκεύονται επ' αόριστον και να αποστέλλονται σε παραλήπτες σε όλο τον κόσμο.
Η διακοπή των ακολουθιών ανάστασης στα κύτταρα θα μπορούσε να αποδειχθεί εξίσου καρποφόρα από θεραπευτική άποψη. Κατά τη διάρκεια της θεραπείας του καρκίνου, για παράδειγμα, πολλά κύτταρα εισέρχονται σε απόπτωση λόγω των τοξικών επιδράσεων της χημειοθεραπείας, κάτι που ακριβώς πρόκειται να συμβεί. Ωστόσο, οι τοξίνες μπορεί να μην έχουν καμία επίδραση στα καρκινικά κύτταρα που έχουν ήδη μετατραπεί σε αδράνεια και ακόμη και τα κύτταρα που επισκευάζονται μέσω της αναστάσεως μπορεί να διατηρήσουν μόνιμη γενετική βλάβη. Τα κύτταρα και στις δύο κατηγορίες μπορεί να προκαλέσουν νέους καρκίνους ή να προκαλέσουν επανεμφάνιση των υπαρχόντων. Ο στόχος του Montell είναι να προσδιορίσει ποια μοριακά σήματα επιτρέπουν στα καρκινικά κύτταρα να προχωρήσουν μέσω της ανάστασης με την ελπίδα να καταστείλουν ή να προωθήσουν αυτά τα σήματα όταν είναι απαραίτητο.
Ωστόσο, οι βιολόγοι δεν γνωρίζουν ακόμη πώς να προσδιορίσουν ποια καρκινικά κύτταρα μπορεί να αφυπνιστούν από τον λήθαργο και να διαιρεθούν ανεξέλεγκτα - πληροφορίες που μπορεί να χρειαστούν για να περιλάβουν τα καρκινικά κύτταρα που παραβλέπονται πριν δημιουργήσουν πραγματικό πρόβλημα. Η συμφωνία των κυτταρικών σημάτων που οδηγούν την ανάσταση και άλλους τύπους ανάκτησης πρέπει επίσης να αποκωδικοποιηθεί περαιτέρω. Για να καταστεί δυνατή η θεραπευτική ανάσταση, «το πιο σημαντικό πράγμα είναι να προσπαθήσουμε να αναγνωρίσουμε τον αναστολέα της ανάστασης και τον προαγωγέα», είπε ο Hogan Tang. Ένα άλλο άλυτο ερώτημα είναι πώς επικοινωνούν τα γειτονικά κύτταρα μεταξύ τους για να καθορίσουν εάν κάθε κύτταρο θα επιστρέψει στη ζωή, θα παραμείνει αδρανές ή θα προχωρήσει σε μια ακολουθία κυτταρικού θανάτου.
Οι περισσότερες μελέτες για την κυτταρική ανάσταση περιελάμβαναν κύτταρα που θεωρούνται ότι βρίσκονται στη διαδικασία του θανάτου ή μόλις πρόσφατα «πέθαναν» με τα συνήθη κριτήρια. Η εργασία της ομάδας του Γέιλ σε σφαγμένους εγκεφάλους χοίρων που ήταν νεκροί και ασυντήρητοι για ώρες ήταν μια ακραία περίπτωση. Ωστόσο, ορισμένοι ερευνητές δεν φοβούνται να προχωρήσουν πολύ περισσότερο:Προσπάθησαν να αναβιώσουν κυτταρικά συστατικά από ένα εξαφανισμένο ζώο που πέθανε πριν από περισσότερα από 20.000 χρόνια.
Πέρυσι, μια ομάδα βιολόγων από το Πανεπιστήμιο Kindai της Ιαπωνίας, υπό τη μακρόχρονη ηγεσία του βιολόγου Akira Iritani, αφαίρεσε κομμάτια μάλλινο μαμούθ της Σιβηρίας από έναν καταψύκτη εργαστηρίου, πολτοποίησε τον ιστό σε μικροσκοπικούς δοκιμαστικούς σωλήνες και εξήγαγε μικροσκοπικά κομμάτια που περιείχαν πυρήνες. τα κέντρα ελέγχου που εμψύχωσαν τα κύτταρα αυτού του εξαφανισμένου θηλαστικού κατά την τελευταία εποχή των παγετώνων. Με μια πιπέτα μικρότερη από μια βελόνα ραψίματος, οι ερευνητές έγχυσαν τους πυρήνες σε κύτταρα ωαρίων ποντικού χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται πυρηνική μεταφορά. Στη συνέχεια περίμεναν να δουν αν τα υβριδικά κύτταρα θα έδειχναν σημάδια νέας ζωής. Οι επιστήμονες κάθισαν τεταμένοι μπροστά στην ψηφιακή οθόνη του μικροσκοπίου, σε εγρήγορση για οποιαδήποτε ένδειξη κίνησης.
Ξαφνικά, σε ένα από τα ανακατασκευασμένα κύτταρα, αρχαία χρωμοσώματα μαμούθ εμφανίστηκαν και άρχισαν να συνδέονται με τις άξονες του αυγού του ποντικιού, που σχηματίζουν τη συσκευή που φυσιολογικά χωρίζει τα χρωμοσώματα στα διαιρούμενα κύτταρα. Καθώς η ομάδα παρακολουθούσε, τα χρωμοσώματα μετανάστευσαν σε δύο διακριτές ομάδες. Στη συνέχεια, μια αμυδρή στρογγυλή άκρη εμφανίστηκε γύρω από κάθε σύμπλεγμα — καμπύλες που υποδηλώνουν την αρχή δύο κυτταρικών πυρήνων όπου μόνο ένας ήταν πριν.
Οι πυρήνες των κυττάρων μαμούθ δεν προχώρησαν περισσότερο προς τη διαίρεση, ίσως λόγω της βλάβης που είχε συσσωρευτεί στο DNA τους. Ο γενετικός μηχανικός Kei Miyamoto, ένας από τους συν-συγγραφείς της μελέτης, τονίζει ότι η ευθυγράμμιση των χρωμοσωμάτων μαμούθ ήταν εξαιρετικά ακανόνιστη και ότι δεν υπάρχει καμία απόδειξη ότι οι καμπυλότητες που παρατηρήθηκαν γύρω από τα χρωμοσώματα ήταν οι άκρες των αρχικών πυρήνων. Ωστόσο, ο Miyamoto αποκάλεσε την παρατηρούμενη δραστηριότητα «καλό σημάδι». Οι ερευνητές δεν είχαν επιστρέψει στη ζωή τα κύτταρα μαμούθ ηλικίας 28.000 ετών, αλλά ενάντια σε όλες τις πιθανότητες, είχαν τουλάχιστον ανάψει κάποια βιοχημική σπίθα στους πυρήνες των κυττάρων που είχαν ζωντανέψει για τελευταία φορά πολύ πριν ξεκινήσει η ανθρώπινη ιστορία.
Γνωρίζουμε τώρα ότι τα κύτταρα μπορούν να φλερτάρουν επικίνδυνα με το όριο του θανάτου - και ίσως ακόμη και να το διασχίσουν εντελώς - αλλά να ανακτήσουν τη χαμένη τους λειτουργία. Αυτή η ευελιξία είναι τόσο σκόπιμη όσο και προσαρμοστική. σε κυτταρικό επίπεδο, όπως και στους ευρύτερους κύκλους ζωής, ο θάνατος και η αναβίωση πρέπει να παραμείνουν σε εξαιρετική ισορροπία για να ανθίσει ολόκληρο το σύστημα. Η κατανόηση του τρόπου διατήρησης αυτής της ισορροπίας και του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα την προσαρμόζουν, μπορεί να μας δώσει την απελευθερωτική αλλά τρομακτική δύναμη να την γείρουμε προς τη ζωή.
