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Woran wir arbeiten
Ein Blick auf unsere zukünftige Zeitachse
Für uns bedeutet Forschung und Entwicklung zwei verschiedene Dinge:
Verbesserung der bestehenden Verfahren zur Kryokonservierung von Menschen, damit sie kurzfristig robuster und zuverlässiger sind.
Langfristige Fortschritte auf dem Gebiet der Kryonik insgesamt – das sind die ehrgeizigsten, langfristigen Projekte.
Was wir bisher geschaffen haben
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Haben wir deine Neugier geweckt?
Forschung
Diese Projekte verfolgen langfristige Ziele, um die Kryokonservierung von Menschen insgesamt weiterzuentwickeln.
Die meisten Patienten in Kryokonservierung werden in der sogenannten 'Immersionslagerung' aufbewahrt, die seit vielen Jahren Standard ist. Sie ist gut erforscht und relativ einfach durchzuführen, bringt aber Nachteile mit sich. Einer der größten ist die sogenannte 'Frakturierung': Beim Abkühlen auf -196 °C entstehen selbst bei sehr langsamer Abkühlung thermische Spannungen in größeren Strukturen, die zum Brechen führen können. Dadurch entsteht zusätzlicher Reparaturbedarf, sobald eine Wiederbelebungstechnologie möglich ist.
Eine weniger extreme Abkühlung, die aber immer noch unter der Glasübergangstemperatur liegt, bietet die gleichen schützenden Eigenschaften wie sehr niedrige Temperaturen – jedoch ohne denselben Grad an thermischer Belastung. Das führt zu deutlich weniger Brüchen. Genau das bewirkt die Lagerung bei mittlerer Temperatur. Wir planen, die erste Ganzkörper-ITS-Lösung für Kryokonservierungspatienten einzuführen.
Die Qualität der Kryoprotektionsmittel ist einer der wichtigsten Faktoren, die die Gesamtqualität der Kryonik bestimmen.
Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Optimierung für reale Situationen im Gegensatz zu Laborbedingungen. Während Laborbedingungen meist kontrolliert und ideal sind, sieht es in der realen Welt anders aus. Deshalb arbeiten wir z. B. an der Zugabe von Blut-Hirn-Schranken-Öffnern, an der Optimierung der Transportzeiten, an der Reduzierung von Ödemen sowie an der Anpassung für verschiedene Gewebe.
Die Erwärmung von kryokonserviertem Gewebe, besonders bei größeren Volumina (z. B. Organe oder Gehirn), ist deutlich komplexer als das Abkühlen. Die Bildung von Eiskristallen lässt sich beim Erwärmen viel schwerer kontrollieren.
Dafür braucht es spezielle Erwärmungsprotokolle und -methoden. Zuerst werden sie an kleineren Tieren erforscht und später an größeren, komplexeren Organismen.
Um CPAs auszuspülen und die Zirkulation wiederherzustellen, muss das Gewebe wieder durchblutet und mit Sauerstoff versorgt werden. Dabei können Probleme wie Reperfusionsverletzungen auftreten.
Dafür müssen grundlegende Konzepte für die Perfusion nach der Kryokonservierung entwickelt werden. Zuerst an kleineren Tieren, später an größeren und komplexeren Organismen.
Alles, was während der Kryokonservierung geschieht, soll zelluläre und subzelluläre Schäden reduzieren – sowohl die, die nach dem Kreislaufstillstand auftreten, als auch die, die durch die Verfahren selbst entstehen. Trotzdem häufen sich die Schäden weiter an.
Insgesamt müssen vier Arten von Schäden behoben werden: 1) Schäden vor dem Kreislaufstillstand (z. B. aufgrund von Krankheiten oder allgemeinem Abbau), 2) Schäden nach dem Kreislaufstillstand aufgrund von Ischämie (z. B. apoptotische und nekrotische Prozesse), 3) Schäden durch die Kryokonservierung selbst (z. B. Toxizität, Eiskeimbildung usw.) und 4) Schäden durch die Erwärmungs- und Reperfusionsverfahren (z. B. Eiskeimbildung).Einige der Reparaturen müssen wahrscheinlich bei Temperaturen unter Null durchgeführt werden, was das Problem weiter verkompliziert. Es ist unnötig zu erwähnen, dass umfangreiche Grundlagenforschung erforderlich ist, um zu verstehen, was für die Durchführung dieser Reparaturen erforderlich ist.
Es gibt erste Ideen zur Wiederherstellung von Leben, aber noch keine experimentellen Belege. Um zu verstehen, wie das konzeptionell und praktisch funktionieren könnte, braucht es umfangreiche Forschung.
Wenn Erwärmung, Reperfusion und Reparatur verstanden und durchgeführt werden können, ergeben sie zusammen eine Art ‚Wiederbelebung‘ – vergleichbar mit der kardiopulmonalen Reanimation, die aus verschiedenen Schritten besteht. Dafür braucht es noch viel konzeptionelle und theoretische Arbeit, bevor praktische Forschungsprojekte sinnvoll sind.
Entwicklung
Wir arbeiten an der Verbesserung der folgenden Prozesse, um die Kryokonservierung von Menschen besser und effizienter zu machen.
In den meisten Fällen wird entweder eine Feldauswaschung (d. h. keine Perfusion des Kryoprotektivums vor Ort) oder eine neurofokussierte CPA-Perfusion durchgeführt. Das bedeutet, dass der Patient am Ende des Standbys eine höhere Temperatur hat, was zu stärkerem Abbau führt, bevor die Verglasung in der Langzeiteinrichtung erfolgt.
Protokolle und Geräte, die auf die Kryoprotektion/Perfusion von Ganzkörpern im Feld ausgelegt sind, ermöglichen eine lokale Abkühlung auf Trockeneistemperaturen. Das erlaubt längere Transportzeiten ohne Beeinträchtigung und eine höhere Qualität der Kryokonservierung.
Die Ausstattung mit Perfusionsgeräten ist von Land zu Land und von Organisation zu Organisation sehr unterschiedlich – von Schwerkraft-Perfusion über Einbalsamierungspumpen bis hin zu medizinischen Perfusionskreisläufen. In der Vergangenheit war Europa in dieser Hinsicht eher rudimentär. Der Einsatz professioneller Perfusionsgeräte und -verfahren ist ein wichtiger Schritt zur Qualitätsverbesserung.
Für unser Ganzkörper-Kryoprotektionsverfahren setzen wir professionelle medizinische Pumpen und Kreislaufsysteme (vergleichbar mit Herz-Lungen-Maschinen) ein, um die Qualität durch ideale Druckkontrolle, Blasenvermeidung, pulsierenden Fluss, Überdruckschutz usw. zu verbessern. Diese Systeme werden kontinuierlich optimiert und zusätzliche lokale Teams werden geschult, um die Reaktionszeiten zu verkürzen.
Eine gute Kryoprotektion erfordert Schnelligkeit und Können. Schnelligkeit, um nach dem Kreislaufstillstand (und rechtlich gesehen nach der Todesverkündung) sofort mit der Kühlung zu beginnen, und Können, um eine qualitativ hochwertige Kryoprotektion durchzuführen. Leider sind die Mitgliederzahlen selbst bei den größten Organisationen noch nicht groß genug, um mehrere professionelle Teams zu stellen, die ohne nennenswerte Verzögerung beim Patienten sein können.
Im Moment ist eine Kombination aus lokalen Teams, die eine schnelle Abkühlung ermöglichen, und zentral aufgestellten professionellen Teams die beste Lösung. In den meisten Fällen handelt es sich bei diesen lokalen Teams um Teilzeit- oder Freiwilligenorganisationen. Um sie bestmöglich zu unterstützen, organisieren wir Schulungen, bieten praktische Unterstützung und Beratung an und entwickeln umfassende digitale Hilfsmittel, um auch an abgelegenen Orten einen guten Standby zu ermöglichen.
Die Kühltechnik ist im Labor oder im Krankenhaus gut etabliert, aber die Komplexität entsteht bei der Anwendung vor Ort. Techniken wie Flüssigkeitsbeatmung, Magenspülung oder schneller extrakorporaler Bypass (vor einer signifikanten Kühlung) erfordern viel Fachwissen, umfassende Ausbildung und Verfahren und Geräte, die realistisch und zuverlässig einsetzbar sind.
Neben robuster externer und interner Kühlung (über gekühltes Perfusat) versprechen neue Kühlmethoden schnellere Kühlraten, die zu weniger warmer Ischämie führen.
Um gezielte Verbesserungen zu erreichen, sind umfassende Ergebniskennzahlen nötig – ähnlich wie in der Medizin, z. B. 5-Jahres-Überlebensraten bei Krebsbehandlungen oder Wiedereinlieferungs- und Komplikationsraten bei Operationen.
Es gibt bereits einige Qualitätskennzahlen (z. B. Ausmaß der Dehydrierung und Eisbilder, gemessen durch CT-Scans), aber es ist noch viel Arbeit nötig. Die Einführung neuer und die Verbesserung bestehender Metriken ist für uns ein kurz- bis mittelfristiger Schwerpunkt.
Einige Inhaltsstoffe von CPAs sind toxisch. Ein besseres Verständnis der Toxizität (z. B. durch Marker) und die Verringerung der Toxizität sind entscheidend, um das Ausmaß der Zellschäden zu begrenzen, die später repariert werden müssen.
Die Toxizität kann z. B. durch die Kombination von Inhaltsstoffen verringert werden, die zusammen weniger toxisch sind, als wenn sie einzeln eingesetzt würden.
Die Qualität der Kryoprotektiva ist einer der wichtigsten Faktoren für die Gesamtqualität.
Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Optimierung für reale Situationen im Gegensatz zu Laboreinstellungen. Im Labor sind die Bedingungen kontrolliert und ideal, in der realen Welt jedoch nicht. Dazu gehören die Zugabe von Blut-Hirn-Schranken-Öffnern, die Optimierung der Transportzeiten, die Reduzierung von Ödemen und die Anpassung an verschiedene Gewebe.
Die Entwicklung neuer CPAs wurde in der Vergangenheit von mehreren Organisationen versucht, jedoch ohne nennenswerte Verbesserungen gegenüber den bestehenden Optionen.
Ähnlich wie die Verbesserung bestehender CPAs ist auch die Entwicklung neuer CPAs für nicht-ideale Situationen (außerhalb des Labors) ein wertvolles Ziel. Es gibt interessante und vielversprechende Ansätze in der Grundlagenforschung, deren praktische Umsetzung jedoch erhebliche Herausforderungen mit sich bringt.
Ischämie ist eines der grundlegenden Probleme der heutigen Kryokonservierung. Sie führt zu Durchblutungsstörungen, Ödemen, Druckanstieg usw.
Unsere Forschungsprojekte konzentrieren sich auf die Behandlung von Fällen mit unterschiedlichen Ischämiegraden. Dazu gehören verschiedene CPAs, Perfusionstechniken, dekompressive Kraniotomie usw. Außerdem arbeiten wir an der logistischen Optimierung, um Ischämien möglichst zu vermeiden.
