Aktuelle und zukünftige Forschungsthemen

Roadmap für Forschung und Entwicklung

Ziele der Forschung

Die F&E-Initiativen von Tomorrow haben zwei Ziele:
1) Was können wir heute tun, um die Qualität einer Kryokonservierung, die morgen stattfinden könnte, zu verbessern? (Dies ist hauptsächlich die Entwicklungsseite von F&E)
2) Welche F&E-Projekte können wir jetzt oder in Kürze beginnen, um das Gebiet langfristig grundlegend voranzubringen? (Dies ist vor allem die Forschungsseite von F&E) Zunächst werden wir uns vor allem auf die niedrig hängenden Früchte auf der Entwicklungsseite konzentrieren.
Hierfür gibt es zwei Gründe. Erstens sind wir als Unternehmen mit beträchtlichem internem medizinischem Fachwissen und Können in der Lage, kurz- und mittelfristig erhebliche Verbesserungen zu erzielen. Und zweitens gibt es immer noch beträchtliches Wissen, das in Kryokonservierungsverfahren umgesetzt werden kann (insbesondere in Europa). Forschungsprojekte hingegen werden zunächst in Zusammenarbeit mit anderen durchgeführt oder nur von uns finanziert.
Abgeschlossene Projekte

Tomorrow Bio F&E-Projekte

Passiv kühlende Trockeneis-Transportbox

Wenn ein Patient weit entfernt vom Langzeitlager verstirbt, muss sein Körper (nach der Kryoprotektion durch das medizinische SST-Team) per Flugzeug zur Einrichtung transportiert werden. Bisherige Patiententransportboxen hielten den Körper auf einer konstanten Trockeneis-Temperatur, einer Temperatur, die bekanntermaßen die Bildung von Eiskeimen begünstigt. Die neu entwickelte Box von Tomorrow Bio kann den Patienten während des Transports allmählich abkühlen und so die Bildung von Eiskeimen minimieren.
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Probleme und Lösungen

F&E-Roadmap

Entwicklung

Perfusion und Verfahren

Perfusionsprotokolle (Ganzkörper-Feld-Kryoprotektion)

Problem: In den meisten Fällen wird entweder eine Feldauswaschung (d. h. keine Perfusion von Kryoprotektionsmitteln vor Ort) oder eine Neurofokus-CPA-Perfusion verwendet. Dies bedeutet, dass der Patient am Ende der Bereitschaftsverfahren eine wärmere Temperatur hat, was zu einem stärkeren Abbau führt, bevor die Verglasung in der Langzeitpflegeeinrichtung erfolgt.

Entwicklung: Protokolle und Geräte, die auf die Ganzkörper-Feldkryoprotektion/-Perfusion ausgerichtet sind, ermöglichen eine lokale Abkühlung auf Trockeneistemperaturen, was längere Transportzeiten ohne Degradation und qualitativ hochwertigere Kryokonservierungen ermöglicht.

Perfusionstechnologie

Problem: Die Perfusionsausrüstung unterscheidet sich von Land zu Land und von Organisation zu Organisation erheblich - von der 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 Verbesserung der Qualität.

Entwicklung: Für unser Ganzkörper-Kryoprotektionsverfahren werden wir professionelle medizinische Pumpen und Kreislaufsysteme (praktisch Herz-Lungen-Maschinen) verwenden, um die Qualität durch ideale Druckkontrolle, Blasenvermeidung, pulsierenden Fluss, Überdruckschutz usw. zu verbessern. Diese Einrichtung wird kontinuierlich verbessert und zusätzliche lokale Teams werden geschult, um die Reaktionszeiten zu optimieren.

Unterstützung, Schulung und Anleitung für lokale Teams

Problem: Eine gute Kryoprotektion erfordert Schnelligkeit und Können. Schnelligkeit, um so schnell wie möglich nach dem Kreislaufstillstand (und rechtlich gesehen nach der Verkündung) 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 bilden, die ohne größere Verzögerung am Ort des Patienten sein können.

Entwicklung: Im Moment ist eine Kombination aus lokalen Teams, die eine schnelle Erstkühlung ermöglichen, und zentral positionierten professionellen Teams die beste Lösung. In den meisten Fällen handelt es sich bei diesen lokalen Teams um Teilzeit- und 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 eine gute Bereitschaft zu ermöglichen.
Entwicklung

Qualität

Kältetechnik

Problem: Die Kühltechnik ist im Labor oder im Krankenhaus gut etabliert, aber die Anwendung vor Ort ist komplex. Techniken wie Flüssigkeitsbeatmung, Magenspülung oder schneller extrakorporaler Bypass (vor signifikanter Kühlung) erfordern allesamt beträchtliche Fertigkeiten, umfassende Schulung und nicht zuletzt Verfahren und Geräte, die realistisch und reproduzierbar einsetzbar sind.

Entwicklung: Neben der Implementierung einer robusten externen und internen Kühlung (über gekühltes Perfusat) versprechen neuartige Kühlmethoden schnellere Kühlraten, die zu einer geringeren Wärmeischämie führen.

Qualitätsmetriken

Problem: Um zielgerichtete Verbesserungen zu erzielen, sind umfassende Ergebniskennzahlen erforderlich. Ähnlich wie in der Medizin, z. B. die 5-Jahres-Überlebensrate bei Krebsbehandlungen oder die Rehospitalisierungs- und Komplikationsrate bei Operationen.

Entwicklung: Zwar gibt es bereits einige Qualitätsmetriken (Ausmaß der Dehydrierung und Eisbildung, gemessen durch CT-Scan), doch ist noch viel Arbeit erforderlich. Die Einführung neuer und die Verbesserung bestehender Metriken ist ein kurz- bis mittelfristiger Schwerpunkt für uns.

Toxizitätsreduzierung und Marker

Problem: Einige der Inhaltsstoffe von CPAs sind toxisch. Ein besseres Verständnis der Toxizität (durch die Festlegung von Markern) und die Verringerung der Toxizität sind wichtige Themen, um das Ausmaß der Zellschäden zu begrenzen, die repariert werden müssen.

Entwicklung: Die Toxizität kann z. B. durch die Kombination von Inhaltsstoffen verringert werden, die in ihrer Kombination weniger toxisch sind als sie es einzeln wären.
Forschung

Verbesserungen & Ischämie

Verbesserung der Kryoprotektiva (CPA)

Problem: Die Qualität von Kryoprotektionsmitteln ist einer der wichtigsten Faktoren für die Gesamtqualität.

Entwicklung: Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Optimierung für die "reale Welt" im Gegensatz zu den Laborumgebungen. Laborbedingungen sind in der Regel gut kontrolliert und ideal, reale Situationen sind es weniger. Zu den Themen gehören die Zugabe von Blut-Hirn-Schranken-Öffnern, die Optimierung der Transportzeiten, die Reduzierung von Ödemen, die Optimierung für verschiedene Gewebe, usw.

Neue CPAs

Problem: Die Erstellung neuer CPAs wurde in der Vergangenheit von mehreren Organisationen versucht, ohne große/keine Verbesserung gegenüber den bestehenden Optionen.

Entwicklung: Ähnlich wie die Verbesserung bestehender CPAs ist auch die Schaffung neuer CPAs, die speziell für nicht-ideale Situationen (außerhalb des Labors) entwickelt wurden, ein wertvolles Unterfangen. Es gibt interessante und vielversprechende Grundlagenforschung, aber die Umsetzung könnte erhebliche Herausforderungen mit sich bringen.

Ischämie

Problem: Ischämie ist eines der grundlegenden Probleme der heutigen Kryokonservierungspraxis. Sie führt zu verschiedenen Problemen wie Durchblutungsstörungen, Ödemen, Druckanstieg usw.

Entwicklung: Unsere Forschungsprojekte konzentrieren sich auf die Verbesserung des Umgangs mit nicht idealen Fällen mit unterschiedlichem Grad der Ischämie. Zu den Ansätzen gehören verschiedene CPAs, Perfusionstechniken, dekompressive Kraniotomie, Medikamente usw. Wir arbeiten auch an der logistischen Optimierung, um Ischämien von vornherein zu vermeiden.
Forschung

Lagerung

Ganzkörper-ITS (Intermediate Temperature Storage)

Problem: Die meisten Patienten, die sich in der Kryokonservierung befinden, werden in "Immersionslagerung" gelagert, die seit vielen Jahren die Standardlagerungsoption ist. Sie ist zwar gut erforscht und vergleichsweise einfach durchzuführen und zu warten, hat aber auch einige Nachteile. Einer der am meisten diskutierten ist die "Frakturierung". Bei der Abkühlung auf -196 °C entstehen selbst bei sehr langsamer Abkühlung in größeren Strukturen thermische Spannungen, die zum Brechen der Strukturen führen. Dadurch entsteht ein zusätzlicher Reparaturbedarf, sobald eine Wiederbelebungstechnologie möglich ist.

Entwicklung: Eine geringere Abkühlung, die aber immer noch unter der Glasübergangstemperatur liegt, würde die gleichen schützenden Eigenschaften der niedrigen Temperaturen mit sich bringen, ohne das gleiche Ausmaß an thermischer Belastung und damit deutlich weniger Brüche. Die Lagerung bei mittlerer Temperatur bewirkt genau das. Wir planen, die erste Ganzkörper-ITS-Lösung für Kryokonservierungspatienten einzuführen.
Forschung

Erwärmung und Wiederherstellung des Lebens

Erwärmungsprotokolle

Problem: Die Erwärmung von kryokonserviertem Gewebe, insbesondere wenn es sich um größere Volumina handelt (z. B. Organe oder das Gehirn), verschlimmert die Komplexität der Kryokonservierung des Gewebes. Die Bildung von Eiskristallen ist beispielsweise beim Erwärmen von kryogenen Temperaturen viel schwieriger zu kontrollieren als beim Abkühlen auf diese Temperaturen.

Entwicklung: Es sind spezifische Erwärmungsprotokolle und -methoden erforderlich. Dies soll zunächst an kleineren Tieren und dann zunehmend an größeren, komplexeren Organismen erforscht werden.

Re-Perfusionsprotokolle

Problem: Um CPAs auszuspülen und die Zirkulation wiederherzustellen, muss das Gewebe wieder durchblutet und mit Sauerstoff versorgt werden. Dies bringt eine Reihe von Schwierigkeiten mit sich, wie z. B. die Gefahr einer Reperfusionsverletzung.

Entwicklung: Grundsätzlich müssen die Konzepte für die Perfusion nach der Kryokonservierung formuliert werden. Dies wird zunächst an kleineren Tieren und dann zunehmend an größeren, komplexeren Organismen erforscht werden.

Konzepte für die Reparatur

Problem: Bei der Kryokonservierung wird alles unternommen, um die zellulären und subzellulären Schäden zu verringern, die durch die aktiven und passiven Prozesse nach dem Kreislaufstillstand und durch die Verfahren selbst entstehen. Dennoch häufen sich die Schäden weiter an.

Entwicklung: Insgesamt müssen vier Arten von Schäden behoben werden: 1) Schäden vor dem Kreislaufstillstand (z. B. aufgrund von Krankheiten oder allgemeinem Abbau), 2) Schäden, die nach dem Kreislaufstillstand aufgrund von Ischämie auftreten (z. B. apoptotische und nekrotische Prozesse), 3) Schäden durch Kryokonservierung selbst (z. B. Toxizität, Eiskeimbildung usw.) und 4) Schäden durch die Erwärmungs- und Reperfusionsverfahren (z. B. Eiskeimbildung). Es ist selbstverständlich, dass umfangreiche Grundlagenforschung erforderlich ist, um zu verstehen, was für die Durchführung dieser Reparaturen erforderlich ist.

Wiederherstellung des Lebens

Problem: Es gibt erste Ideen für die Wiederherstellung von Leben, aber es gibt noch keine experimentellen Beweise. Um zu verstehen, wie die Wiederherstellung des Lebens konzeptionell und praktisch funktionieren könnte, ist umfangreiche Forschung erforderlich.

Entwicklung: Sobald Erwärmung, Reperfusion und Reparatur verstanden und durchgeführt sind, fügen sich alle Verfahren zu einer Art "Wiederbelebung" zusammen, ähnlich wie die kardiopulmonale Wiederbelebung aus verschiedenen Teilen besteht, die im Falle eines Herzinfarkts zur "Wiederherstellung des Lebens" führen. Es muss noch viel konzeptionelle und theoretische Grundlagenarbeit geleistet werden, bevor weitere angewandte Forschungsprojekte sinnvoll sind.