Wir beherrschen in der Kryonik die Verfahren zur Konservierung eines menschlichen Körpers. Wie sich diese Konservierung rückgängig machen lässt, wissen wir hingegen noch nicht.
Hinter der Aussage «Wir können die Konservierung noch nicht rückgängig machen» stehen mehrere unterschiedliche Probleme. Bei einigen ist die Forschung einer Lösung deutlich näher als bei anderen. Dieser Artikel erläutert die technischen Hintergründe zum Beitrag «Warum ist Revival derzeit nicht möglich?».
Die Gefahren der Wiedererwärmung
Die erste Überraschung: Abkühlen ist der einfache Teil. Beim Wiedererwärmen können Schäden entstehen.
Abkühlen kann langsam und sorgfältig erfolgen. Die Wiedererwärmung muss rasch erfolgen, denn bei langsamer Erwärmung können sich Eiskristalle bilden.
Beim Wiedererwärmen durchläuft eine vitrifizierte Probe einen Temperaturbereich, in dem die glasartige Struktur teilweise kristallisieren kann.
Dieser Vorgang heisst Devitrifikation, und er macht genau das rückgängig, was die Vitrifikation erreicht hat.
Bei steigenden Temperaturen drohen neben der Eisbildung weitere Schäden. Ungleichmässige Erwärmung erzeugt thermische Spannungen, die im glasartig erstarrten Material Risse verursachen können.
Ein Verfahren zur Wiedererwärmung muss also zwei Arten von Schäden verhindern. Massnahmen gegen die eine erhöhen jedoch meist das Risiko für die andere.
Bei einer einzelnen Zelle ist das beherrschbar. Eine Zelle lässt sich in einem warmen Bad in weniger als einer Minute gleichmässig erwärmen.
Mit der Grösse ändert sich das Problem vollständig. Ein grosses Objekt erwärmt sich nicht gleichmässig: Aussen geht es schneller als innen, und verschiedene Gewebe erwärmen sich unterschiedlich schnell.
Erwärmt sich ein Bereich langsamer, kann er noch in dem Temperaturbereich liegen, in dem sich Eis bildet, während benachbarte Bereiche bereits wärmer sind.
Es kommt also nicht allein auf die Geschwindigkeit an. Das gesamte Volumen muss schnell und gleichmässig erwärmt werden, und die Gleichmässigkeit ist der schwierigere Teil.
Zwei Ansätze werden derzeit verfolgt. Der eine nutzt hochintensiven fokussierten Ultraschall. Damit liess sich bereits ein Fadenwurm wiedererwärmen und wiederbeleben.
Der andere ist das Nanowarming: Man versetzt das Gewebe mit magnetischen Nanopartikeln, die durch ein wechselndes Magnetfeld von innen erwärmt werden, sodass die Wärme überall gleichzeitig entsteht.
Alle untersuchten Methoden wurden bisher nur an kleinen Proben oder Organismen erprobt. Um diese Verfahren auf einen menschlichen Körper zu übertragen, reicht eine grössere Apparatur nicht aus.
Die Kryoprotektiva müssen wieder entfernt werden
Neben den thermischen Problemen erschweren auch chemische Prozesse die Wiedererwärmung.
Die Kryoprotektiva, die die Konservierung erst ermöglichen, entfalten bei kryogenen Temperaturen praktisch keine toxische Wirkung, weil chemische Reaktionen dann extrem langsam ablaufen.
Sobald es wärmer wird, sind sie toxisch. Beim Auswaschen besteht deshalb ebenso Zeitdruck wie bei der Wiedererwärmung.
Die Mittel müssen während der Erwärmung schnell und rückstandslos entfernt werden, bevor sie das Gewebe schädigen können, und das gleichmässig im ganzen Körper.
Diese beiden Anforderungen widersprechen sich. Schnelle Erwärmung lässt weniger Zeit für die Entfernung, langsamere Erwärmung begünstigt Eisbildung.
Auch das Auswaschen wird mit zunehmender Grösse schwieriger. Zum Auswaschen der Mittel muss Flüssigkeit durch ein Gefässnetz geleitet werden, das jahrelang bei kryogenen Temperaturen gelagert wurde.
Bisher gibt es kein Verfahren, mit dem sich ein ganzer menschlicher Körper sicher wiedererwärmen lässt und zugleich die Kryoprotektiva ausreichend schnell entfernt werden können. Diese Schwierigkeit gehört zu den zentralen ungelösten Problemen der Kryonik und verhindert, dass sich ein lebender Mensch so konservieren lässt, dass er anschliessend wiederbelebt werden kann.
Ein anderer Ansatz besteht darin, weniger toxische Kryoprotektiva zu entwickeln. Dafür ist noch viel Forschung nötig. Mehr dazu im Beitrag «Fortschritte im Feld».
Die ursprüngliche Erkrankung bleibt
Angenommen, die Wiedererwärmung gelänge ohne Schäden und die Kryoprotektiva liessen sich vollständig entfernen. Dann bliebe immer noch die Krankheit oder Verletzung, an der der Patient gestorben ist.
Hinzu kämen Schäden durch mangelnde Durchblutung und durch die Konservierung selbst.
Eine erfolgreiche Wiederbelebung würde voraussetzen, dass sich all diese Schäden beheben lassen. Entsprechende Konzepte setzen deshalb Technologien voraus, die es noch nicht gibt.
Diese Hürde wird in Diskussionen über eine mögliche Wiederbelebung oft übersehen. Die Wiedererwärmung steht im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit, weil sie besonders spektakulär erscheint. Schwieriger ist jedoch, die ursprüngliche Krankheit zu heilen.
Bei einem Patienten, der an einer Krebserkrankung mit Metastasen gestorben ist und anschliessend konserviert wurde, müsste neben der Wiedererwärmung auch die Heilung des Krebses gelingen. Von den beiden Problemen ist die Konservierung das leichtere.
Den detailliertesten Plan beschreibt Robert Freitas in seinem Werk «Cryostasis Revival». Er skizziert zwei grundsätzliche Wege.
Beim konventionellen Ansatz würde die vitrifizierte Struktur zunächst gescannt und anschliessend das Kryoprotektivum entfernt. Molekulare Maschinen würden während der Erwärmung das Gewebe reparieren.
Beim radikaleren Ansatz, der molekularen Rekonstruktion, würde das Gehirn Atom für Atom erfasst und anhand dieser Daten wieder aufgebaut.
Beide Ansätze setzen künftige Technologien voraus und beruhen auf der Hoffnung, dass die Nanotechnologie die nötigen Fortschritte macht. Weitere Ansätze stellt der Beitrag «Wie Revival gelingen könnte» vor.
Was tatsächlich schon geleistet wurde und in welchem Massstab
Es wäre jedoch falsch, den Eindruck zu erwecken, eine reversible Kryokonservierung sei unabhängig von der Grösse der Probe bisher nur theoretisch denkbar. Einige Hürden wurden bereits überwunden. Dabei lohnt sich ein genauer Blick auf die bisherigen Erfolge.
Eine Kaninchenniere wurde bereits vitrifiziert, wiedererwärmt und transplantiert. Anschliessend konnte nachgewiesen werden, dass sie funktionierte. Damit gelang bei einem ganzen Organ der vollständige Ablauf von der Konservierung bis zur erfolgreichen Transplantation. Die Ergebnisse wurden 2009 veröffentlicht.
2023 gelang derselbe Ablauf mit Nanowarming. Rattennieren wurden vitrifiziert, bis zu 100 Tage kryogen gelagert, von innen wiedererwärmt und in Empfängertiere transplantiert. Diese überlebten jeweils allein mit der transplantierten Niere.
Untersuchungen an Hirngewebe haben gezeigt, dass sich Funktionen nach einer Vitrifikation wiederherstellen lassen. Aktuelle Publikationen dazu finden sich unter «Relevante Forschungsarbeiten».
Organe eignen sich wegen ihrer Gefässversorgung für den nächsten Forschungsschritt. Beim Nanowarming müssen sich die Partikel über ein durchströmbares Gefässnetz verteilen lassen. Ein solches steht bei einem intakten Organ zur Verfügung, bei einem isolierten Gewebestück hingegen nicht ohne Weiteres.
Die bisherigen Erfolge haben allerdings klare Grenzen. Eine Rattenniere ist etwa so gross wie eine Weinbeere und hat eine einzige Aufgabe.
Ein menschliches Gehirn ist wesentlich grösser und komplexer. Hier müsste sich das Zusammenspiel der Strukturen wiederherstellen lassen, auf denen Erinnerungen und Persönlichkeit beruhen.
Der Schritt zum Menschen stellt zusätzliche Anforderungen: Der Körper ist grösser und komplexer, und auch die tödliche Erkrankung oder Verletzung müsste behandelt werden.
Die bisherigen Ergebnisse zeigen Fortschritte bei zunehmend grösseren Proben und Organen: Was zuvor unmöglich schien, wird technisch machbar, bleibt aber schwierig. Wann eine Wiederbelebung beim Menschen möglich sein könnte, lässt sich daraus nicht ableiten.
Kurz gesagt: eine reversible Kryokonservierung beim Menschen erfordert eine sichere Wiedererwärmung, die Entfernung der Kryoprotektiva, die Behebung konservierungsbedingter Schäden und die Behandlung der ursprünglichen Erkrankung. Bei einem ganzen menschlichen Körper ist das derzeit nicht möglich.
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