Die Leute stellen sich die Kryokonservierung als einen sauberen Schalter vor, der einfach von „Leben“ auf „Konservierung“ umgelegt wird. Die Realität ist chaotischer und dringlicher. Zwischen dem Moment, in dem dein Herz stehen bleibt, und dem Moment, in dem dein Gehirn eine Temperatur erreicht, bei der die Molekülbewegung praktisch zum Erliegen kommt, läuft eine Kaskade zerstörerischer chemischer Prozesse ab – und die macht keine Pause, nur um höflich zu sein. Das ist die Einschränkung, die alles andere an diesem Verfahren bestimmt: Wir befinden uns in einem Wettlauf gegen die Biochemie, und die Biochemie wartet nicht. Dieses Wettrennen zu verstehen, ist der Schlüssel, um zu begreifen, was Kryokonservierung leisten kann und wo ihre härtesten Grenzen liegen.
Was passiert, wenn das Blut nicht mehr fließt?
Dein Gehirn ist stoffwechseltechnisch sehr anspruchsvoll. Es macht etwa 2 % deines Körpergewichts aus, verbraucht aber rund 20 % deines Sauerstoffs und verbraucht ständig Energie, nur um seine Zellen funktionsfähig zu halten. Wenn der Blutkreislauf zum Erliegen kommt, bricht diese Energieversorgung fast augenblicklich ab, und der Verfall setzt schrittweise ein. Innerhalb von Sekunden geht der Sauerstoff aus und die Neuronen hören auf zu feuern. Innerhalb von Minuten sind ihre Energiereserven aufgebraucht, und die Pumpen, die ihr elektrisches Gleichgewicht aufrechterhalten, versagen. Dadurch wird eine Flut von Neurotransmittern freigesetzt, die benachbarte Zellen schädigen kann, während ein Notfallstoffwechsel das Gewebe versauert, Kalzium dort eindringt, wo es nicht hingehört, und Enzyme, die Zellbestandteile abbauen, freigesetzt werden. Innerhalb von einigen zehn Minuten bis zu Stunden – stark abhängig von der Temperatur – beginnt die organisierte Struktur des Gewebes in molekulare Unordnung zu zerfallen.
Das – und nicht irgendeine abstrakte Vorstellung vom Tod – ist es, wogegen wir ankämpfen: eine konkrete, messbare Abfolge von Ereignissen, die die Struktur auslöscht, die in Erinnerung, Identität und Gehirn verankert ist. Der Fachbegriff für den zugrunde liegenden Sauerstoffmangel lautet Ischämie, und sie ist der größte Feind in der ersten Stunde.
Die Temperatur ist der Hebel, der die Uhr steuert
Die wichtigste Erkenntnis dabei ist, dass sich die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen bei jedem Temperaturanstieg um 10 °C ungefähr verdoppelt und bei jedem Temperaturrückgang um 10 °C ungefähr halbiert. Wenn man diese Halbierungen oft genug hintereinander rechnet, ist der Effekt atemberaubend. Bei Körpertemperatur hast du nur Minuten Zeit, bevor sich ernsthafte Schäden ansammeln. Bei Kühlschranktemperatur sind es Stunden. Bei Trockeneistemperatur sind es Tage. Bei den -196 °C von flüssigem Stickstoff hast du praktisch Jahrtausende Zeit. Deshalb legt jedes Protokoll so großen Wert darauf, das Gehirn so schnell wie möglich zu kühlen: Kälte ist die Bremse für die gesamte zerstörerische Kettenreaktion.
Aber das Abkühlen darf nicht unüberlegt erfolgen. Wenn man das Gewebe zu abrupt abkühlt, tauscht man eine Art von Schaden gegen eine andere ein – einschließlich der Eisbildung, die man mit dem gesamten Verfahren eigentlich vermeiden will. Die Kunst besteht darin, eine Abkühlkurve zu finden, die schnell genug ist, um dem Zerfall zuvorzukommen, aber kontrolliert genug, um keinen neuen Schaden anzurichten.
Das standby
Im Idealfall ist zum Zeitpunkt des rechtlichen Todes bereits ein geschultes Team vor Ort, die Kühlung beginnt innerhalb von Sekunden, und standby die Stabilisierung gehen nahtlos in die Perfusion über. Genau dafür sind die Teams Tomorrow.bio ausgelegt, und das ist machbar, wenn der Tod vorhersehbar ist, wie zum Beispiel in der Hospizpflege. Aber viele Todesfälle sind nicht vorhersehbar. Ein plötzlicher Herzstillstand, ein Unfall, ein Todesfall weit entfernt vom Team: Jede dieser Situationen verursacht eine Verzögerung von mehreren Stunden zwischen dem Tod und dem Beginn der Konservierung, und jede dieser Stunden bedeutet Verfall. Für das standby gibt es keine perfekte Lösung. Wir können Teams positionieren, medizinisches Personal schulen und die Logistik optimieren, aber wir können die Lücke zwischen einem unvorhersehbaren Tod und einer vorbereiteten Reaktion nicht beseitigen.
Eis ist der Feind – und zugleich das Heilmittel
Wenn Gewebe gefrieren darf, kristallisiert Wasser in den Zwischenräumen der Zellen, drückt diese gegen das wachsende Eis und entzieht ihnen osmotisch Wasser. Deshalb wird bei modernen Konservierungsverfahren die Verglasung anstelle des Einfrierens genutzt, bei der das Gewebe durch den Einsatz von Kryoprotektiva in einen glasartigen Zustand versetzt wird. Doch diese Methode bringt ihren eigenen Zeitdruck mit sich: Da diese Mittel in den erforderlichen Konzentrationen giftig sind, müssen sie schrittweise zugeführt werden – und während dieses vorsichtigen Prozesses schreitet der Verfall weiter voran. Zu diesem Wettlauf gehört ein weiterer Teilwettlauf: Das Kryoprotektivum muss eingeleitet werden, bevor zu viel Schaden entsteht – aber langsam genug, um eine Vergiftung des Gewebes zu vermeiden. Die Toxizität von Kryoprotektiva nimmt mit sinkender Temperatur stark ab – aus demselben Grund wie bei den übrigen chemischen Prozessen –, daher wird die Perfusion nahe 0 °C durchgeführt: Die Kälte sorgt für eine höhere Verträglichkeit gegenüber den Mitteln, kostet aber eine Verlangsamung ihrer Diffusion ins Gewebe.
Der Schwellenwert, auf den es wirklich ankommt
Nicht jeder Schaden ist gleich, und das ist der wichtigste Gedanke des ganzen Artikels. Aus informationstechnischer Sicht gibt es einen Unterschied zwischen Schäden, die die Struktur verschleiern, und solchen, die sie zerstören. Ein Neuron kann zwar stark in Mitleidenschaft gezogen und funktionsunfähig sein, doch solange seine Verbindungen noch erkennbar sind, lässt sich die darin gespeicherte Information im Prinzip wiederherstellen. Sobald eine Zelle jedoch lysiert ist und ihre Verbindungen zu nicht mehr identifizierbaren Trümmern zerfallen sind, ist die Information verloren, und keine zukünftige Technologie kann wiederherstellen, was die Zufälligkeit ausgelöscht hat. Der Wettlauf gegen den Zellverfall ist in Wirklichkeit ein Wettlauf darum, einzugreifen, bevor der Schaden von der Verschleierung zur Zerstörung von Informationen übergeht. Vieles vom Ersteren können wir tolerieren. Letzteres ist das einzige wirklich irreversible Ergebnis.
Die Einschränkungen, die wir nicht durch technische Maßnahmen beseitigen können
Über die biologischen Gegebenheiten hinaus gibt es noch einige harte Grenzen, und aus Ehrlichkeit muss man sie beim Namen nennen. Es gibt das Paradoxon des rechtlichen Todes: Der beste Zeitpunkt, mit der Konservierung zu beginnen, wäre vor dem rechtlichen Tod, aber das wäre Mord, also müssen wir warten – wohl wissend, dass das Warten auf Kosten der Originaltreue geht. Da ist das Problem der Autopsie: Bei manchen Todesfällen ist gesetzlich zuerst eine Autopsie vorgeschrieben, was sowohl die Konservierung verzögert als auch das Gehirn schädigt. Da ist die geografische Lage: Selbst mit unbegrenzten Ressourcen kann man nicht sofort überall ein Team vor Ort haben, daher hängt es davon ab, wo man stirbt, wie gut man konserviert werden kann. Nichts davon sind Mängel der Wissenschaft; es sind Reibungspunkte zwischen biologischer Dringlichkeit und der rechtlichen sowie physischen Welt, und sie bedeuten, dass die Konservierungsqualität von Patient zu Patient tatsächlich variiert.
Warum wir trotzdem mitlaufen
Angesichts all dessen: Warum es dann überhaupt versuchen? Weil die Alternative das schlimmste Ergebnis garantiert, der Versuch aber nicht. Selbst eine Konservierung unter schlechten Bedingungen, mit echten ischämischen Schäden, enthält mehr Informationen als eine Beerdigung oder Einäscherung, die gar keine enthalten. Ein schwieriges Rennen mit ungewissem Ausgang lohnt sich immer noch, wenn die einzige andere Option darin besteht, gar nicht erst anzutreten. Das ist dieselbe unausgewogene Rechnung wie eine kleine Chance gegenüber Null, nur dass sie sich auf die erste Stunde statt auf die ferne Zukunft bezieht.
Wir liefern uns ein Wettrennen mit der Chemie und der Physik. Wir können die Regeln dieses Rennens nicht ändern, sondern nur, wie gut wir es bestreiten. Und für viele von uns ist es Grund genug, es zu versuchen – einfach so gut, wie es die Umstände zulassen.