Einschränkungen und Herausforderungen

Technische Herausforderungen bei der reversiblen Kryokonservierung

Jemanden zu konservieren, ist die einfachere Hälfte. Den Prozess umzukehren, ihn wieder aufzuwärmen, Giftstoffe zu entfernen und Schäden zu beheben, ist die ungelöste Hälfte – und genau hier liegen die schwierigen Probleme.

Eine Person zu konservieren, ist die Hälfte der Kryonik, die wir beherrschen. Den Prozess rückgängig zu machen, ist die Hälfte, die wir nicht beherrschen.

„Wir können es noch nicht rückgängig machen“ umfasst mehrere unterschiedliche Probleme, von denen einige schon viel näher an einer Lösung sind als andere. Dies ist die technische Erläuterung dazu, warum eine Wiederbelebung derzeit nicht möglich ist.

Ein Thermometer, dessen Zeiger sich von tiefer Kälte in Richtung Wärme bewegt, neben einem geschlossenen Vorhängeschloss – was auf das schwierige Problem des Wiederaufwärmens und des Aufschließens hindeutet
Die Konservierung rückgängig zu machen, die Wiedererwärmung sauber durchzuführen und Schäden zu beheben – das ist die noch ungelöste Hälfte.

Die Erwärmung ist der gefährliche Weg

Die erste Überraschung ist, dass die Abkühlung der einfache Teil ist. Bei der Erwärmung läuft es schief.

Das Abkühlen kann langsam und vorsichtig erfolgen. Das Wiederaufwärmen muss schnell gehen, denn bei langsamem Wiederaufwärmen kann sich erneut Eis bilden.

Eine verglaste Probe muss wieder durch einen Temperaturbereich geführt werden, in dem die glasartige Struktur teilweise kristallisieren kann.

Dieser Vorgang wird als Entverglasung bezeichnet und macht genau das rückgängig, was durch die Verglasung erreicht wurde.

Eis ist nicht die einzige Gefahr auf dem Weg nach oben. Eine ungleichmäßige Erwärmung führt zu thermischer Belastung, und derselbe glasartige Zustand, der dem Eis widersteht, kann unter dessen Einwirkung reißen.

Eine Wiedererwärmungsmethode muss also gleich zwei Fehlerquellen gleichzeitig beseitigen, und die Lösung für die eine verschlimmert meist die andere.

Bei einer einzelnen Zelle ist das machbar. Eine Zelle erwärmt sich in einem warmen Bad in weniger als einer Minute, und das gesamte Volumen wird auf einmal erwärmt.

Die Größe verändert das Problem völlig. Ein großes Objekt erwärmt sich nicht gleichmäßig: Die Außenseite erwärmt sich schneller als das Innere, und verschiedene Gewebe erwärmen sich unterschiedlich schnell.

Wo immer eine Region hinterherhinkt, kann sie wieder in den Bereich zurückgelangen, in dem sich Eis bildet, während ihre Nachbarn bereits in Sicherheit sind.

Es geht also nicht nur um Geschwindigkeit. Das gesamte Volumen muss sich schnell und gleichmäßig erwärmen, und die Gleichmäßigkeit ist dabei der schwierigere Teil.

Es werden zwei Ansätze verfolgt. Bei einem kommt hochintensiver fokussierter Ultraschall zum Einsatz, was anhand eines Fadenwurms demonstriert wurde, der wieder erwärmt und wiederbelebt wurde.

Die andere Methode ist das „Nanowarming“: Dabei werden Gewebe mit magnetischen Nanopartikeln versetzt, die von innen durch ein wechselndes Magnetfeld erhitzt werden, sodass die Wärme überall gleichzeitig entsteht.

Jede untersuchte Methode wird an etwas Kleinem demonstriert. Der Schritt vom Kleinen zum Menschen besteht nicht darin, eine größere Maschine zu bauen.

Die Giftstoffe müssen wieder ausgeschieden werden

Es gibt einen tieferen Grund, warum das Wiederaufheizen so schwierig ist, und der ist eher chemischer als thermischer Natur.

Die Kryoprotektiva, die die Konservierung ermöglichen, sind bei kryogenen Temperaturen, bei denen alle chemischen Vorgänge zum Stillstand kommen, unschädlich.

Sobald es wärmer wird, sind sie giftig. Das Auswaschen ist also ein Wettlauf gegen dieselbe Uhr, gegen die auch die Erwärmung läuft.

Die Substanzen müssen während der Wiedererwärmung schnell und gründlich entfernt werden, bevor sie dem Gewebe schaden können, und zwar gleichmäßig über den gesamten Körper verteilt.

Diese beiden Anforderungen stehen im Widerspruch zueinander. Eine schnelle Erwärmung lässt weniger Zeit für den Abbau, und eine langsamere Erwärmung begünstigt die Eisbildung.

Auch hier wirkt sich der Maßstab nachteilig aus. Um die Wirkstoffe auszuspülen, muss Flüssigkeit durch ein Gefäßnetz geleitet werden, das jahrelang bei kryogenen Temperaturen gelagert wurde.

Keine Technik schafft das heute in menschlichem Maßstab. Das ist eines der zentralen ungelösten Probleme auf diesem Gebiet, und genau deshalb lässt sich auch kein lebender Mensch konservieren.

Die Verringerung der Toxizität an der Quelle ist der andere Ansatz. Das ist eher ein langer Forschungsweg als ein gelöstes Problem: siehe „Fortschritte auf diesem Gebiet“.

Und das ursprüngliche Problem wartet immer noch

Sorge für eine perfekte Wiedererwärmung und eine perfekte Entgiftung. Du hättest immer noch einen Patienten mit der Krankheit oder Verletzung, die den rechtlichen Tod verursacht hat.

Hinzu kommen noch die ischämischen Schäden und die durch die Konservierung entstandenen Schäden, die sich im Laufe der Zeit angesammelt haben.

Eine Umkehr im wahrsten Sinne des Wortes bedeutet, alles wieder in Ordnung zu bringen – daher greift ernsthaftes Nachdenken über eine Wiederbelebung auf Technologien zurück, die es noch gar nicht gibt.

Das ist der Schritt, den die Leute oft übersehen, wenn sie sich eine Wiederbelebung vorstellen. Das „Wiederanheizen“ steht im Mittelpunkt, weil es spektakulär ist, dabei ist die Heilung der Krankheit der schwierigere Teil.

Ein Patient, der nach einer Krebsmetastasierung erhalten geblieben ist, braucht eine Heilung des Krebses, nicht nur die Beseitigung der Unterkühlung. Von den beiden Problemen ist die Erhaltung das einfachere.

Der ausführlichste Fahrplan ist Robert Freitas’ „Cryostasis Revival“. Darin werden zwei grobe Wege skizziert.

Beim herkömmlichen Verfahren wird die verglaste Struktur gescannt, anschließend wird das Kryoprotektivum entnommen und mithilfe molekularer Maschinen wird das Gewebe während der Wiedererwärmung repariert.

Der radikalere Ansatz, die molekulare Rekonstruktion, kartiert das Gehirn Atom für Atom und baut es anhand dieser Karte wieder auf.

Beides ist definitiv Zukunftstechnologie, und beides setzt auf die Nanotechnologie. Die größere Frage ist, wie wir einen Aufschwung erreichen könnten.

Was wurde tatsächlich getan und in welchem Umfang?

Zu behaupten, dass eine Umkehrung auf jeder Ebene nur hypothetisch sei, wäre unehrlich. Einige Sperren haben sich gelockert, und es lohnt sich, genau anzugeben, welche das sind.

Eine Kaninchenniere wurde vitrifiziert, wieder aufgewärmt, transplantiert und hat nachweislich funktioniert. Das ist ein echter „Round Trip“ eines ganzen Organs, über den 2009 berichtet wurde.

Im Jahr 2023 wurde derselbe Ablauf mit Nanowarming durchgeführt. Rattennieren wurden vitrifiziert, bis zu 100 Tage lang kryogen gelagert, von innen her wieder erwärmt und Empfängern transplantiert, die ausschließlich von dieser Niere lebten.

Untersuchungen an Hirngewebe haben gezeigt, dass nach der Vitrifikation eine funktionelle Erholung eintritt, und die aktuellen Arbeiten sind in einschlägigen Forschungsartikeln zusammengefasst.

Organe sind die nächste Stufe, und der Grund dafür ist das Gefäßsystem. Das Nanowarming hängt davon ab, dass Partikel über die Blutgefäße verteilt werden – etwas, das ein Organ hat, ein Gewebeblock aber nicht.

Jetzt mal ganz ehrlich. Eine Rattenniere ist ungefähr so groß wie eine Traube und hat nur eine Aufgabe.

Ein menschliches Gehirn ist weitaus größer, um ein Vielfaches komplexer, und was hier wiederhergestellt wird, ist nicht die Filterfunktion, sondern die Struktur eines Menschen.

Die Lücke betrifft sowohl den Umfang und die Komplexität als auch die Notwendigkeit, die Todesursache zu beheben.

Was die Aufzeichnungen zeigen, ist eine Entwicklung – Schritt für Schritt von „unmöglich“ hin zu „schwierig“. Einen Zeitplan geben sie nicht an.

TL;DR: Eine reversible Kryokonservierung von Menschen erfordert eine sichere Wiedererwärmung, die Entfernung der Kryoprotektiva sowie die Reparatur der durch die Konservierung entstandenen Schäden und der ursprünglichen Erkrankung. Diese Möglichkeiten gibt es derzeit noch nicht im Maßstab eines ganzen Menschen.

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Weiterführende Literatur