Verglasung: Wie wir das Leben (ohne Eis) anhalten werden

Es ist kein Eis. Bei genauerem Hinsehen erkennt man nicht diese kleinen, tödlichen Kristallschwerter, die bereit sind, Zellmembranen zu durchdringen. Stattdessen ist es glatt: es ist still. Weil es aus Glas ist. Es ist eine Niere, eingeschlossen in einem Bernstein-Zwischenzustand bei -130 °C, die weder stirbt noch lebt: Sie wartet. Ein bisschen wie „Dornröschen“, nur mit viel mehr Chemie und weniger Märchenprinzen. In den Laboren von Bis LaboreDie Stille wird nur vom Summen der drehzahlgesteuerten Gefrierschränke unterbrochen, in denen die biologische Zeit stillzustehen scheint. Hier geht es nicht um die Unsterblichkeit eines B-Movies: Wir versuchen, ein logistisches Problem zu lösen, das für Tausende von Menschen das Todesurteil bedeutet.

Und das Erste, was man verstehen muss, ist, dass das Einfrieren von Menschen (oder ihrer Organe) eine schreckliche Idee ist. Die Frage, die Fachleuten auf diesem Gebiet immer wieder gestellt wird, lautet: „Frieren Sie also Menschen ein?“ Die technische Antwort ist nein. Die eigentliche Antwort ist, dass sich beim Einfrieren eines Körpers das darin enthaltene Wasser in kristallinen Strukturen organisiert, die wie mikroskopisch kleine Klingen wirken. Das Ergebnis: Zellbrei. Das Ziel hier ist ein anderes: Es heißt Verglasung.

Verglasung: Warum Eis der Feind (und Glas der Freund) ist

Stellen Sie sich ein Organ wie einen Beutel vor, gefüllt mit Proteinen, Fetten und viel Wasser. Senken wir die Temperatur, neigt das Wasser zur Kristallisation. Können wir es jedoch austricksen und es so zähflüssig machen, dass es sich nicht mehr bewegt, bevor es Kristalle bilden kann, erhalten wir einen amorphen Feststoff. Ein Glas, genau. Bei -130 °C kommt die Molekularbewegung zum Erliegen. Die biologische Zeit steht still. Nichts verfällt, und nichts stirbt.

Klingt einfach, oder? Nein, das ist nicht möglich. Um dorthin zu gelangen, muss man eine thermische „Todeszone“ durchqueren, ohne Schaden anzurichten. Ein Cocktail aus Kryoprotektiva (vergleichbar mit einem hochentwickelten Frostschutzmittel) muss das Gewebe durchdringen. Bei zu hoher Dosierung wirkt er toxisch. Bei zu schneller Applikation erleidet die Zelle einen osmotischen Schock und schrumpft.

Es ist ein heikles Gleichgewicht: Man muss das Frostschutzmittel schnell genug zuführen, um das Eis aufzutauen, aber langsam genug, um die Zellen nicht durch Überdosierung zu schädigen. Es ist ein bisschen so, als würde man versuchen, einen Wasserballon aus Seidenpapier zu füllen, während jemand die Zeit stoppt. Kompliziert, vielleicht zu kompliziert.

Das Problem ist nicht der Rückgang, sondern der Wiederanstieg.

Nehmen wir nun an, es ist Ihnen gelungen, Ihr Organ zu vitrifizieren. PerfettoNun liegt es da, wie in der Zeit eingefroren, bereit für den Versand ans andere Ende der Welt. Aber früher oder später müssen Sie es benutzen. Und genau da liegt das Problem (und der Chirurg). Das Erhitzen eines verglasten Organs ist viel schwieriger als das Abkühlen.Wenn man es zu langsam macht, „entspannt“ sich das Glas beim Temperaturanstieg und zack: Die Eiskristalle, die man auf dem Weg dorthin vermieden hat, bilden sich. Man nennt es Entglasung, und es ist tödlich.

Die Hitze muss gleichmäßig und sehr schnell erfolgen. Eine Mikrowelle ist ungeeignet: Die Wellen würden die Außenseite garen, während das Innere gefroren bliebe. Man benötigt etwas, das den gesamten Behälter gleichzeitig erhitzt. Die Lösung? Magnetische Nanopartikel.

Die Technik, bekannt als NanoerwärmungDabei wird das Organ vor der Vitrifikation mit diesen Partikeln angereichert. Zum „Aktivieren“ wird das Organ in eine Magnetspule gelegt, die ein Wechselfeld erzeugt. Die durch das Feld angeregten Partikel geben die Wärme gleichmäßig von innen nach außen im gesamten Gewebe ab. Es entstehen keine Temperaturgradienten, keine Risse, keine Eisbildung.

Die Logistik der Verzweiflung

Aber warum all diese Mühe? Nicht aus reiner wissenschaftlicher Laune. Das aktuelle Transplantationssystem ist logistisch eine Katastrophe. Ein Herz hat heute außerhalb des Körpers eine Lebensdauer von nur vier bis sechs Stunden. Eine Leber hält zwölf Stunden. Das bedeutet: Wenn ein Spender in Los Angeles stirbt und der ideale Empfänger in New York lebt, findet die Transplantation oft nicht statt. Zeit ist wichtiger als Medizin.

Die Vitrifikation würde all das verändern. Sie würde einen medizinischen Notfall („Beeilen Sie sich, Sie haben nur vier Stunden!“) in einen geplanten Eingriff verwandeln. Organe könnten wochen- oder monatelang konserviert werden, was ein perfektes immunologisches Screening ermöglichte, das Abstoßungsrisiko nahezu vollständig eliminierte und Knappheit in Überfluss verwandelte.

Wie wir hier analysiert habenEs geht nicht nur darum, Leben zu retten, sondern darum, das Gesundheitssystem wirklich rational und effektiv zu gestalten.

Verglasung: Es ist nicht der Tod, sondern nur eine laaange Pause.

Die Technologie, die unser Leben „retten“ könnte, wie beispielsweise das Pausieren und spätere Fortsetzen eines Videospiels, rückt möglicherweise näher. Bis Labs und andere Branchenpioniere (Fahy, Wowk, Toner, halten Sie Ausschau nach ihrer Arbeit: Wir werden Ihnen im Laufe der Zeit davon berichten) bauen die Bausteine ​​einer neuen Medizin.

Natürlich erfordert die Entwicklung von einer Rattenniere zu einem menschlichen Herzen die Skalierung komplexer Technologien. Die Magnetspulen müssen größer werden, ohne an Leistung einzubüßen, die chemischen Gemische weniger toxisch. Doch der Weg ist klar. Die Vorstellung, dass der biologische Tod ein Ein-/Ausschalter ist, verliert an Bedeutung. Er ist eher mit einem Dimmer vergleichbar. Und wenn wir es lange genug niedrig halten können, ohne es komplett abzuschalten, Die Spielregeln ändern sich für immer.

Letztendlich müssen wir vielleicht gar nicht nach der Ewigkeit streben. Wir müssen einfach nur aufhören, unser jetziges Leben wegzuwerfen, nur weil wir keinen Kühlschrank haben, der gut genug ist, um es kühl zu halten.