Die Diskussion über Kryonik kreist oft um eine einzige grosse Frage: Kann ein Mensch nach der Kryokonservierung wieder zum Leben erweckt werden?
Die Frage ist menschlich verständlich, hilft aber bei der Untersuchung der technischen Probleme wenig weiter.
Sie verdichtet eine ganze Kette biologischer, logistischer und institutioneller Probleme zu einem einzigen Ja oder Nein.
Aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht stellen sich zunächst andere Fragen.
Was muss auf jeder Stufe erhalten bleiben? Was lässt sich messen? Welche Schäden lassen sich beheben, und welche zerstören Informationen, die sich auch mit künftigen Verfahren nicht wiederherstellen liessen?
Diese Denkweise beweist nicht, dass Wiederbelebung gelingt. Sie zeigt aber besser, wo das Vorhaben scheitern könnte.
Das Problem in kleinere Teile zerlegen
Die Versorgung eines Patienten zur Kryokonservierung beginnt bereits vor seiner Ankunft in der Lagereinrichtung.
Das Team braucht eine rechtzeitige Benachrichtigung, die rechtliche Freigabe, Zugang zum Patienten und einen Transportweg.
Wenn der Tod nach den rechtlich geltenden Kriterien festgestellt wird, kann der Kreislauf bereits seit einiger Zeit stillstehen. Die Sauerstoffversorgung nimmt ab, der Stoffwechsel gerät aus dem Gleichgewicht, und in den Zellen treten nach und nach unterschiedliche Schäden auf.
Kühlung verlangsamt diesen Prozess, stellt aber den Kreislauf nicht wieder her und verteilt auch keine kryoprotektive Lösung.
Bei der Perfusion muss die Lösung über Blutgefässe ins Gewebe gelangen, die krankheitsbedingt bereits geschädigt, verschlossen oder anderweitig verändert sein können.
Die Lösung muss im Gewebe eine wirksame Konzentration erreichen, ohne die Zellen durch osmotischen Stress oder ihre chemische Wirkung zu stark zu schädigen.
Anschliessend muss der Körper des Patienten bis unter die Glasübergangstemperatur abgekühlt werden, ohne dass sich zu viel Eis bildet oder übermässige thermische Spannungen entstehen.
Die Lagerbedingungen müssen über einen Zeitraum stabil gehalten werden, dessen Dauer niemand kennt. Die für den Patienten zuständige Institution muss finanziert, geführt und funktionsfähig bleiben.
Für eine hypothetische Wiederbelebung wären weitere Schritte nötig: kontrollierte Erwärmung, Entfernung der Kryoprotektiva, Behebung der Schäden, Wiederherstellung der Körperfunktionen und Rehabilitation.
Kein einzelnes Experiment kann all diese Fragen beantworten.
Auch aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht bleibt die Aufgabe schwierig. Diese Betrachtungsweise hilft aber, konkrete Ursachen für ein mögliches Scheitern zu benennen.
Konkrete Fehlerquellen lassen sich untersuchen.
Wie gut und wie rasch das Team handelt, lässt sich anhand der dokumentierten Abläufe und der S-MIX-Metrik beurteilen.
Die Verteilung der Kryoprotektiva lässt sich aus Perfusionsdaten und CT-Messungen abschätzen. Die Kühlung lässt sich anhand von Temperaturverläufen bewerten statt anhand einer nachträglich verfassten Beschreibung.
Im Rahmen von Studien lässt sich die Ultrastruktur des Gehirns elektronenmikroskopisch untersuchen, sofern die erforderliche Einwilligung vorliegt. Bei der Lagerung lassen sich der Stickstoffverbrauch, die Alarmsysteme, die Dokumentation und die Trennung der beteiligten Institutionen prüfen.
Deshalb behandelt der Codex Ischämie, Perfusion und Abkühlung als getrennte Probleme.
Wer all das «das Verfahren» nennt, verdeckt genau die Information, die zur Verbesserung nötig wäre.
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Fortschritt setzt keine Wiederbelebung von Menschen voraus
Es gibt gute Gründe, zwei entgegengesetzte Fehler zu vermeiden.
Der erste besteht darin, jedes Ergebnis abzutun, weil noch kein Mensch wiederbelebt wurde. Der zweite besteht darin, Fortschritt bei einer einzelnen Komponente als Beweis für das gesamte Vorhaben zu werten.
Beide Fehler verhindern eine differenzierte Beurteilung der Ergebnisse.
2019 gelang es Forschenden in der BrainEx-Studie, bei isolierten Schweinehirnen vier Stunden nach dem Tod die Mikrozirkulation sowie einige molekulare und zelluläre Funktionen wiederherzustellen.
Die Forschenden stellten fest, dass die Zellstrukturen erhalten geblieben waren, der Stoffwechsel aktiv war und spontane synaptische Aktivität auftrat. Eine globale, mit Bewusstsein verbundene elektrische Aktivität beobachteten sie nicht.
Dieses BrainEx-Ergebnis stellte die vereinfachte Vorstellung infrage, dass sämtliche Hirnzellen innerhalb weniger Minuten unwiderruflich absterben.
Das Experiment zeigte keine Wiederherstellung des Bewusstseins; eine Kryokonservierung wurde dabei nicht untersucht.
Mit OrganEx wurden 2022 verwandte Untersuchungen fortgeführt. Nach einer Stunde warmer Ischämie bei Schweinen stellte das System ausgewählte zelluläre Prozesse wieder her und verringerte das Zellsterben in mehreren Organen.
Auch die OrganEx-Studie betraf die zelluläre Erholung nach Ischämie. Eine Wiederbelebung des gesamten Körpers war das nicht.
2023 gab es bei einem weiteren Teilproblem Fortschritte.
Forschende vitrifizierten Rattennieren, lagerten sie bis zu 100 Tage, erwärmten sie mit Nanopartikeln und transplantierten sie in Ratten, denen die eigenen Nieren entfernt worden waren.
Die transplantierten Organe hielten die Tiere am Leben. Die Nierenfunktion erholte sich in den folgenden Wochen.
Die Nanoerwärmungsstudie ist deshalb bedeutsam, weil das Erwärmen ein grosses Hindernis der Organkryokonservierung darstellt.
Untersucht wurden allerdings ausschliesslich Rattennieren.
Ein menschliches Gehirn ist grösser und uneinheitlicher aufgebaut; zudem stellt sich hier die Frage, ob Gedächtnis und Identität erhalten bleiben. Bei einem ganzen menschlichen Körper sind die Bedingungen für Wärmeübertragung und Perfusion anders.
Die Übertragung auf grössere Organe und Körper ist keine Nebensache. Dabei stellen sich neue technische Probleme.
Trotzdem sind diese Ergebnisse bedeutsam. An die Stelle mancher pauschalen Aussage darüber, welche biologischen Schäden irreversibel sind, treten damit präzisere Fragen nach den Bedingungen, den Methoden und der Grösse der untersuchten Organe.
Reparatur braucht erhaltene Information
Nehmen wir an, die Medizin könnte künftig selbst schwere Zellschäden beheben.
Reparatur braucht trotzdem eine Vorlage.
Ist ein Blutgefäss gerissen, kann die umgebende Struktur zeigen, was wohin gehört. Sind die Verbindungen eines synaptischen Netzwerks zerstört, fehlt möglicherweise jede Vorlage für dessen Wiederherstellung.
Das ist der Unterschied zwischen Schaden und Informationsverlust.
Ein beschädigtes Buch lässt sich restaurieren, solange die Buchstaben noch lesbar sind. Eine zu Asche verbrannte Seite wird nicht lesbar, nur weil der Restaurator bessere Werkzeuge besitzt.
Die Analogie hat Grenzen, doch die entscheidende Frage bleibt: Bewahrt die heutige Konservierung genügend von den körperlichen Strukturen, auf denen Gedächtnis und Persönlichkeit beruhen?
Diese Frage ist wissenschaftlich noch nicht abschliessend geklärt.
Erinnerungen sind nicht wie eine Datei an einem einzigen Ort gespeichert. Synaptische Verbindungen spielen eine Rolle, doch möglicherweise auch synaptische Stärke, molekulare Zustände, Zellgeometrie und weitere biologische Grössen.
Diese offenen Fragen behandelt der Beitrag «Gedächtnis, Identität und das Gehirn».
Diese Unsicherheit muss bei der Beurteilung der Konservierungsqualität berücksichtigt werden.
Ein aussagekräftiges Qualitätsmass muss mehr erfassen als nur die Abkühlung des Patienten. Es sollte anhand indirekter Messgrössen erfassen, wie gut die Strukturen auf verschiedenen Ebenen erhalten geblieben sind.
Dazu müssen dokumentierte Zeitabläufe, physiologische Daten und Angaben zur Verteilung der Kryoprotektiva mit Befunden aus bildgebenden Verfahren und, soweit ethisch vertretbar und praktisch möglich, aus mikroskopischen Untersuchungen zusammengeführt werden.
Keine einzelne Messung kann bestätigen, dass ein Mensch so konserviert wurde, dass eine spätere Wiederbelebung möglich wäre.
Auch wenn jede Messung für sich unvollkommen ist, können mehrere Messungen zusammen Schwächen eines Verfahrens aufzeigen und Hinweise für Verbesserungen liefern.
Aus ingenieurwissenschaftlicher Sicht ist zudem zwischen grundsätzlichen Grenzen und Fehlern bei der Durchführung zu unterscheiden.
Erreicht das Kryoprotektivum eine Region nicht, kann die Ursache eine Gefässverengung, unzureichender Druck, eine schlechte Kanülierung oder ein Protokoll sein, das sich nicht skalieren lässt.
Je nach Ursache sind andere Massnahmen nötig.
Eine physikalische Grenze besagt, dass das Ziel unter den gegebenen Bedingungen nicht erreichbar ist. Ein Fehler bei der Durchführung bedeutet zunächst nur, dass das Ziel in diesem Versuch nicht erreicht wurde.
Wer beides verwechselt, kann zu unbegründeter Zuversicht oder zu ebenso unbegründeter Ablehnung gelangen.
Ein erfolgreiches Experiment an einem kleinen Organ belegt nicht, dass das Verfahren auch bei einem menschlichen Körper funktioniert. Ein gescheiterter Einsatz unter Praxisbedingungen belegt nicht, dass das Verfahren auch unter besser kontrollierten Bedingungen scheitern muss.
Für jeden Befund muss klar sein, unter welchen Bedingungen er erhoben wurde: Spezies, Organ, Temperatur, Zeitverzögerung, Lösung, Messverfahren und Endpunkt.
Wer diese Angaben konsequent berücksichtigt, wird Fortschritte erst später als gesichert bezeichnen können, sie dafür aber deutlich glaubwürdiger belegen.
Die Organisation ist Teil des technischen Problems
Selbst ein technisch hervorragendes Verfahren kann an einer Institution scheitern, die versagt.
Die Langzeitlagerung muss deshalb als Teil der technischen Gesamtaufgabe betrachtet werden und darf nicht auf eine betriebswirtschaftliche Nebenfrage reduziert werden.
Wer trägt rechtlich die Verantwortung für den Patienten? Ist das Kapital für die Patientenversorgung von den Finanzen der Betriebsgesellschaft getrennt? Sind die Finanzen und die Zuständigkeiten der Leitung transparent?
Kann die Lagerung einen Stromausfall, einen Personalwechsel, ein Lieferproblem oder eine Insolvenz überstehen?
Keine Institution ist frei von Fehlerquellen.
Entscheidend ist, ob mögliche Fehlerquellen erkannt wurden, ob sich ihre Auswirkungen möglichst begrenzen lassen und ob Vorkehrungen bestehen, die auch beim Ausfall einer zentralen Person greifen.
Der Beitrag «Tomorrow.bio-Ökosystem» erläutert, wie Tomorrow.bio, die Patient Care Foundation und die European Biostasis Foundation organisiert sind.
Diese Struktur belegt sorgfältige Planung. Sie garantiert jedoch nicht, dass die Betreuung über Jahrhunderte ohne Unterbrechung gewährleistet bleibt.
Derselbe Massstab sollte für jeden Teil der Biostase gelten.
Für jeden Teilbereich gilt: das Ziel benennen, die Ausgangsbedingungen dokumentieren, das Ergebnis messen, genügend Einzelheiten für eine kritische Prüfung veröffentlichen und die grösste Schwachstelle verbessern.
Dabei muss stets klar bleiben: Nichts davon belegt, dass eine Wiederbelebung möglich ist.
In den Aufklärungsunterlagen für die Einwilligung weist Tomorrow.bio ausdrücklich darauf hin, dass eine spätere Wiederbelebung möglicherweise niemals möglich sein wird.
Ingenieurwissen beseitigt diese Unsicherheit nicht.
Es hilft aber, trotz dieser Unsicherheit weiter zu messen und die Verfahren zu überprüfen.
Kurz gesagt: Biostase ist eine Kette einzelner technischer und institutioneller Probleme. Mit ingenieurwissenschaftlichen Methoden lassen sich die einzelnen Schritte untersuchen und verbessern, doch solche Fortschritte beweisen nicht, dass die Wiederbelebung eines Menschen jemals möglich wird.
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