Bei der Kryokonservierung wird nach dem Prinzip „bestanden oder nicht bestanden“ verfahren: Entweder wurde jemand konserviert oder nicht. In Wirklichkeit handelt es sich um ein Spektrum, und eine Handvoll spezifischer Hindernisse entscheidet darüber, wo ein Fall auf diesem Spektrum eingeordnet wird.
Keines davon ist ein Rätsel. Jedes ist ein konkretes technisches Problem, und an jedem wird gerade gearbeitet.
Die Abfolge, in der es passiert
Die folgenden fünf Hindernisse sind eher eine Abfolge als eine Liste. Jedes folgt auf das vorherige, und ein Scheitern zu Beginn verschlimmert jedes nachfolgende noch.
Zeit, denn die Ischämie macht niemals Pause
Sobald das Herz stehen bleibt, kommt es zu einer Durchblutungsstörung im Gehirn. Jeder Patient, der das gerade durchmacht, ist davon betroffen. Die Frage ist nur, in welchem Ausmaß.
Da kein „ standby “-Team vor Ort ist, kann es vorkommen, dass ein Fall stundenlange kalte Ischämie umfasst, der eine warme Ischämie vorausgeht, die weitaus zerstörerischer ist.
Die Branche misst das jetzt, anstatt es nur zu beschreiben – mithilfe von Kennzahlen wie S-MIX. Die Zeit ist mit großem Abstand der wichtigste Faktor für die Qualität, und der gesamte Kampf gegen den Zellverfall dreht sich darum, sie zu verkürzen.
No-Reflow – das Problem, das durch die Verzögerung entsteht
Eine Ischämie hinterlässt Spätschäden. Wenn das Gewebe eine Zeit lang nicht ausreichend durchblutet wurde, reicht es oft nicht aus, einfach wieder Flüssigkeit hindurchzuleiten.
Die Mikrozirkulation widersteht der Reperfusion. In Studien zur verzögerten Perfusion konnten weder Antikoagulanzien im Vorfeld noch gerinnungsauflösende Medikamente im Nachhinein den Blutfluss wiederherstellen.
Die Verstopfung ist also nicht in erster Linie auf Gerinnung zurückzuführen. Sie ist struktureller Natur: Endothelzellen quellen nach innen auf, Flüssigkeit im umgebenden Gewebe drückt auf die Kapillaren, und die Blutzellen versteifen sich so stark, dass sie den verbleibenden Durchgang verstopfen.
Wenn die Lösung das Gewebe nicht gleichmäßig erreichen kann, bleiben Teile des Gehirns ungeschützt, egal wie gut die Lösung auch sein mag.
Eis und die lästigste Eigenschaft des Körpers
Der menschliche Körper besteht zu etwa 60 % aus Wasser, und Wasser dehnt sich beim Gefrieren um etwa 9 % aus, wobei sich das Eis hauptsächlich in den Zwischenräumen zwischen den Zellen bildet.
Das zerdrückt die Zellen mechanisch und entzieht ihnen osmotisch Wasser. Das zu verhindern, ist der eigentliche Grund dafür, dass man die Vitrifikation dem Einfrieren vorzieht.
Aber die Vitrifikation ist nur so gut wie die Verteilung des Kryoprotektivums im Gewebe. Überall dort, wo das Mittel nicht hingelangt, kann sich immer noch Eis bilden.
Toxizität und der schmale Grat zwischen zwei Schäden
Die Mittel, die das Vereisen verhindern, sind in den erforderlichen Konzentrationen giftig, und das Gewebe kann auf dem Weg nach unten zudem Kälteschäden davontragen.
Die Konzentration muss hoch genug sein, um eine Verglasung zu bewirken, und niedrig genug, um keine Vergiftung zu verursachen. Die Abkühlung muss schnell genug erfolgen, um die Eisbildung zu verhindern, und gleichzeitig so kontrolliert sein, dass thermische Spannungen vermieden werden.
Genau diese Bandbreite zu erweitern, war das Ziel von Generationen der Lösungschemie, und die Geschichte dieser Verfahren ist im Wesentlichen eine Geschichte dieser Erweiterung.
Bruchbildung in der tiefsten Kälte
Verglaste Gewebe befinden sich in einem glasartigen Zustand, und dieser Zustand kann bei ausreichender thermischer Belastung Risse bilden.
Eine Abkühlung bis auf -196 °C kann zu mikroskopisch kleinen Rissen führen, daher erfolgt die Abkühlung so langsam, wie es der Zeitplan zulässt.
Das ist ein Grund, warum in diesem Bereich derzeit die Lagerung bei mittleren Temperaturen entwickelt wird, bei der Patienten unterhalb der Glasübergangstemperatur, aber wärmer als bei flüssigem Stickstoff aufbewahrt werden.
Warum die Qualität von Mensch zu Mensch wirklich unterschiedlich ist
Wenn man das Ganze zusammennimmt, ergibt sich eine unangenehme Situation. Zwei Mitglieder, die denselben Vertrag unterzeichnen, können messbar unterschiedliche Leistungen erhalten.
Der Unterschied liegt selten im Protokoll selbst. Es sind vielmehr die Umstände, unter denen das Protokoll funktionieren musste.
Ein erwarteter Tod, bei dem standby vor Ort kann innerhalb von Sekunden vom Herzstillstand zur Kühlung übergehen. Ein Tod ohne Zeugen, weit entfernt von einem Team, kann das nicht.
Bei manchen Todesfällen ist gesetzlich zunächst eine Obduktion vorgeschrieben, bei anderen ist eine Kryokonservierung gänzlich ausgeschlossen. Diese Fälle sind unter „Wann eine Kryokonservierung nicht möglich ist“ aufgeführt.
Der Transport bringt seine eigenen Arbeitszeiten mit sich, weshalb Logistik und Bürokratie eher zum technischen als zum administrativen Bereich gehören.
Die richtige Antwort auf diese Schwankungen ist kein pauschales Marketingversprechen. Es sind Messungen, Offenlegungen und Qualitätsprüfungsverfahren, die festhalten, was in jedem einzelnen Fall tatsächlich passiert ist.
Einem Mitglied steht die ehrliche Antwort zu – auch wenn sie enttäuschend ist.
Was wird eigentlich besser?
Jedes Glied in der Kette ist ein aktives Forschungsziel, und keines der fünf befindet sich noch dort, wo es vor einem Jahrzehnt war.
Die Lösungen sind weniger toxisch. Die Protokolle erreichen die Patienten schneller. Bei der Messung geht es nicht mehr um Adjektive, sondern um Kennzahlen.
Bei der Speicherung bei mittlerer Temperatur wird das Gestein direkt aufgebrochen, und die Speicheranlage ist so ausgelegt, dass die Bedingungen über Jahrzehnte hinweg stabil bleiben.
Die Arbeit wird im Zusammenhang mit der Weiterentwicklung des Fachgebiets und unseren Forschungs- und Entwicklungsinitiativen beschrieben.
Was sich nicht geändert hat, ist die Natur des Problems. Schnell zum Patienten gelangen, die Durchblutung wiederherstellen, das Schutzmittel verteilen, ohne übermäßige Toxizität vitrifizieren, ohne Bruch abkühlen.
Jedes dieser Elemente ist nach wie vor ein Punkt, an dem ein Fall verloren gehen kann, und das Ergebnis hängt eher vom schwächsten Glied als vom stärksten ab.
TL;DR: Die Qualität der Konservierung hängt davon ab, die Ischämie zu begrenzen, die Durchblutung wiederherzustellen, das Kryoprotektivum gleichmäßig zu verteilen, die Toxizität zu kontrollieren, Eisbildung zu vermeiden und thermischen Stress zu bewältigen. Schwächen in einem beliebigen Schritt können das Ergebnis beeinträchtigen.
Weiterführende Literatur