Advancing the field

Kryonik ist kein fertiges Rezept aus Kühlen, Lagern und Warten. Sie ist ein aktives Forschungsfeld, und der Abstand zwischen einer Konservierung von 1970 und einer von heute ist gross und messbar. Jede Verbesserung der Feinstruktur, mit der ein Gehirn erhalten bleibt, erhöht die Chance, dass eine künftige Medizintechnik eine Wiederbelebung mit intakten Erinnerungen, Persönlichkeit und Identität ermöglicht. Dieser Artikel beschreibt, wie sich das Feld weiterentwickelt, was es bereits gezeigt hat, was noch offen ist und wer diese Arbeit leistet.

Ein Forschungsfeld, keine einzelne Methode

Die entscheidende Wende war der Wechsel vom Einfrieren zur Vitrifikation, dem Übergang eines mit Kryoprotektiva durchtränkten Gewebes in einen glasartigen Zustand ohne Eisbildung. Der Kryobiologe Greg Fahy schlug sie 1984 vor, bei menschlichen Fällen kommt sie seit etwa 2000 zum Einsatz.

Die Vitrifikation war von Anfang an nicht ausgereift, und warum das so ist, zeigt der nächste Abschnitt. Die Konzentrationen an Kryoprotektiva, die nötig sind, um Eisbildung zu verhindern, sind hoch genug, um toxisch zu wirken. Jede Vitrifikationslösung seither versucht, den Abstand zwischen der Konzentration, die vitrifiziert, und jener, die tötet, zu vergrössern.

Die vier Probleme, an denen das Feld arbeitet

1. Die Toxizität von Kryoprotektiva. Dies ist das zentrale Problem, und das Standardwerk formuliert es ohne Umschweife. Human Cryopreservation Procedures (de Wolf und Platt, fachlich geprüft von Brian Wowk) bringt es so auf den Punkt: Die eigentliche Herausforderung der Kryobiologie liegt nicht darin, Lösungen zu entwickeln, die bei langsamen Kühlraten der Eisbildung widerstehen, sondern Vitrifikationslösungen ganz ohne Toxizität zu entwickeln.

Der Fortschritt hier bestand aus einer Reihe gezielter Entwicklungsschritte, nicht aus einem einzigen Durchbruch. Die Toxizität mancher Kryoprotektiva sinkt, wenn man sie mit anderen kombiniert; Fahys Entdeckung, dass DMSO die Toxizität von Formamid neutralisiert, ist dafür das bekannteste Beispiel. Eine Kenngrösse namens qv* sagt die allgemeine Toxizität einer Vitrifikationslösung voraus und machte die Formulierung erstmals rational statt empirisch. Ihre Anwendung führte zu einem kontraintuitiven Ergebnis: Schwächere Glasbildner begünstigen eine höhere Viabilität, sodass eine höhere Konzentration von Ethylenglykol statt Propylenglykol die Zellviabilität steigerte. Synthetische Eisblocker gehen das Problem von der anderen Seite an. Im Jahr 2000 zeigten Brian Wowk und Kollegen, dass Polymere die heterogene Eiskeimbildung hemmen können. Das daraus entwickelte Copolymer aus Polyvinylalkohol und Polyglycerin, vertrieben als X-1000 und Z-1000, senkt die minimale Konzentration an Kryoprotektiva, die zur Vitrifikation überhaupt nötig ist. Weniger Kryoprotektiva bedeuten weniger Toxizität.

Der aktuelle Stand dieses Problems ist im selben Standardwerk dokumentiert. Bei Fällen, die unter guten Bedingungen durchgeführt werden, geht man davon aus, dass die Viabilität des Gehirns bereits in den frühen bis mittleren Phasen der kryoprotektiven Perfusion verloren geht, durch die Toxizität der Kryoprotektiva und die von ihnen ausgelöste Dehydration. Die Erhaltung der Feinstruktur und die Erhaltung der Viabilität sind derzeit nicht dasselbe, und nur Ersteres liegt gegenwärtig in Reichweite.

2. Das Kryoprotektivum in ein ganzes Gehirn bringen. German et al. erklären unmissverständlich, warum ein ganzes Gehirn schwieriger ist als eine Gewebescheibe. Das Kryoprotektivum muss über die Blutgefässe ans Ziel gelangen, und an der Blut-Hirn-Schranke passen Permeabilität und hydraulische Leitfähigkeit nicht zusammen, weil die perivaskulären Endfüsse der Astrozyten hohe Konzentrationen von Aquaporin-4 aufweisen. Ihr Protokoll für ein ganzes Gehirn gelang bei einem von drei Versuchen. Aquaporine gelten als lohnendes Angriffsziel.

3. Die Wärme wieder hineinbringen. Das Rückerwärmen ist die schwierigere Hälfte des Zyklus. Beim Abkühlen muss die Kühlung der Eisbildung nur einmal entkommen; beim Rückerwärmen durchläuft das Gewebe denselben Temperaturbereich langsamer, sodass Eis, das beim Abkühlen nie entstand, jetzt entstehen kann. Leitungsbasiertes Rückerwärmen wirkt von der Oberfläche nach innen und stösst daher an eine Grössengrenze, die die deutsche Forschungsgruppe nahe der grössten Gewebemenge sieht, die ihre Methode noch bewältigt. Darüber hinaus braucht es volumetrische Verfahren. 2023 vitrifizierte eine Gruppe der University of Minnesota Rattennieren, lagerte sie bis zu 100 Tage und erwärmte sie anschliessend wieder mit einer mittleren Rate von 63,7 °C pro Minute, indem sie mit Siliziumdioxid beschichtete Eisenoxid-Nanopartikel in einem Hochfrequenzfeld anregte; die Nieren wurden transplantiert und hielten das Leben der Tiere aufrecht. Im selben Jahr erreichte die Gruppe von Ramon Risco in Sevilla 217,8 °C pro Minute mit hochintensivem fokussiertem Ultraschall, der die Wärme im gesamten Volumen abgibt und keine Nanopartikel im Gewebe benötigt. Eine Studie aus dem Jahr 2025 erweiterte Vitrifikation und Nanoerwärmung auf Volumen im Litermassstab. Keine der beiden Methoden wurde bisher an etwas von der Grösse eines menschlichen Gehirns erprobt.

4. Risse unterhalb des Glasübergangs. Unterhalb des Glasübergangs zieht sich der feste Stoff weiter zusammen, kann sich aber nicht mehr entspannen, und baut die Spannung durch Risse ab. Eine Studie aus dem Jahr 2025 zeigte, dass Risse der thermischen Kontraktion folgen und den Temperaturgradienten, die durch schnelles Kühlen entstehen. Als Gegenmassnahmen dienen ein langsames Abkühlen auf kryogene Temperaturen und die Lagerung bei mittlerer Temperatur.

Was bereits gezeigt wurde, und bei wem

Die folgenden Ergebnisse sind danach geordnet, was das jeweilige Experiment tatsächlich belegt hat und in welchem System.

Ein ganzes Organ, vitrifiziert und transplantiert. Fahys Gruppe bei 21st Century Medicine berichtete 2009, dass eine mit der Vitrifikationslösung M22 durchtränkte Kaninchenniere, auf −135 °C ohne Eisbildung gekühlt, wieder erwärmt und transplantiert, als einzige Niere des Tiers funktionierte. Dies bleibt der klarste Nachweis, dass ein komplexes Organ den vollständigen Zyklus überstehen kann.

Feinstruktur über ein ganzes Gehirn erhalten, durch Fixierung. Die aldehydstabilisierte Kryokonservierung, veröffentlicht in Cryobiology im Jahr 2015, gewann 2018 den Preis der Brain Preservation Foundation für grosse Säugetiere, indem sie die synaptische Konnektivität eines gesamten Schweinegehirns erhielt, verifiziert durch dreidimensionale Elektronenmikroskopie nach dem Erwärmen. Glutaraldehyd fixiert die Feinstruktur sofort, was eine biologische Wiederbelebung dieses Gewebes ausschliesst; was das bringt und was es kostet, behandelt der Artikel Konservierung ohne Einfrieren.

Feinstruktur über ein ganzes Gehirn erhalten, allein durch Vitrifikation. Ein Preprint von Fahy, Ralf Spindler, Brian Wowk und Kollegen aus dem Jahr 2026 beschreibt die ultrastrukturelle und histologische Kryokonservierung von Säugetiergehirnen durch Vitrifikation, ohne vorherige Aldehydfixierung. Das Peer-Review-Verfahren ist noch nicht abgeschlossen.

Funktion im murinen Hippocampus wiederhergestellt. Im März 2026 veröffentlichten Alexander German und Kollegen an der Universität Erlangen-Nürnberg die Arbeit funktionelle Erholung des adulten murinen Hippocampus nach Kryokonservierung durch Vitrifikation in PNAS. Gewebescheiben sowie das ganze Gehirn in situ wurden zwischen zehn Minuten und sieben Tagen unterhalb des Glasübergangs gehalten, wieder erwärmt und anschliessend elektrophysiologisch untersucht. Ruhemembranpotenziale, synaptische Übertragung, metabolische Reaktionsfähigkeit und Langzeitpotenzierung kehrten allesamt zurück. Die Langzeitpotenzierung lag nach der Vitrifikation bei 138,06 ± 6,90 % gegenüber 157,68 ± 7,14 % in den Kontrollen, P = 0.072, gemessen an sieben beziehungsweise acht Gewebescheiben aus sieben Mäusen. Dieser Unterschied ist statistisch nicht signifikant, doch bei dieser Stichprobengrösse reicht die Aussagekraft auch nicht aus, um eine reale Verringerung auszuschliessen; die Autoren bezeichnen das Ergebnis als kurzzeitige Erholung. Der Befund lautet: Der zelluläre Mechanismus von Lernen und Gedächtnis blieb trotz vollständigem Stillstand der Molekülbewegung im Hippocampus der Maus über mehrere Tage funktionsfähig. Es ist kein Ergebnis über menschliche Gehirne, über ganze Organe im menschlichen Massstab oder über lange Lagerzeiten. PNAS veröffentlichte im Juni 2026 einen unabhängigen Kommentar dazu.

Lebendes menschliches Hirngewebe gebankt und wiederhergestellt. 2024 veröffentlichte eine Gruppe der Fudan-Universität ein Protokoll, das sie MEDY nennt, auf Basis von Methylcellulose, Ethylenglykol, DMSO und Y27632. Nach dem Auftauen behielten menschliches Hirngewebe und neuronale Organoide ihre Struktur, ihre Zellvielfalt und ihre neuronale Funktion.

Die Qualität einer Konservierung messen

Zwei ganz unterschiedliche Dinge werden als Qualitätsmessung bezeichnet, und wer sie vermischt, redet sich am Ende selbst gut zu. Das eine misst die tatsächlich erreichte Konservierung. Das andere misst die Belastung, die der Patient auf dem Weg dorthin erfahren hat. Beides gehört in eine Falldokumentation, doch nur das Erste ist ein Beleg für das Ergebnis.

Ergebnismasse: was die Konservierung erreicht hat

Das Standardwerk nennt drei solche Masse, jedes mit einer zugehörigen Methode. Das Fehlen von Eisbildung wird per CT bestimmt, das vitrifizierte von gefrorenen Bereichen unterscheidet, weil sich Eis und die umgebende vitrifizierte Lösung in der Dichte unterscheiden. Die Erhaltung der Feinstruktur wird per Elektronenmikroskopie an Hirnproben im Mikroliterbereich beurteilt. Die Viabilität wird an denselben Proben bestimmt, etwa über das Verhältnis von Kalium zu Natrium. Das Standardwerk formuliert die Anforderung unmissverständlich: Jeder Fallbericht sollte CT-Aufnahmen und elektronenmikroskopische Bilder enthalten, die den erreichten Grad der Vitrifikation und die Erhaltung der Feinstruktur belegen.

Dasselbe Standardwerk ist ehrlich in Bezug auf das dritte Mass: Hohe Viabilitätswerte an Hirnproben von Patienten sind derzeit nicht erreichbar, aus den oben genannten Gründen der Toxizität. Ein guter Fall zeigt heute Vitrifikation und Erhaltung der Feinstruktur, nicht Viabilität.

Belastungsmasse: was der Patient durchlaufen hat

S-MIX, ein standardisiertes Mass für die ischämische Belastung, rechnet die Temperatur- und Kreislaufgeschichte eines Falles in äquivalente Minuten Ischämie bei normaler Körpertemperatur um und gewichtet warme Ischämie stärker als kalte. Die auf das Patientengewicht normierte Anfangskühlrate ist das zweite Mass. Beide machen Fälle vergleichbar und erlauben, Änderungen am Protokoll an etwas zu messen. Sie beschreiben die Bedingungen, unter denen eine Konservierung ablief. Sie messen nicht, wie sie ausging.

Was Tomorrow.bio misst

Bei jedem unserer Fälle wird eine CT-Aufnahme durchgeführt, sodass der Grad der Vitrifikation dokumentiert und nicht nur angenommen wird. Wir haben mehr Patienten per CT untersucht und die Ergebnisse für mehr davon veröffentlicht als jede andere Kryokonservierungsorganisation; die einzelnen Fallberichte sind öffentlich zugänglich und können vollständig eingesehen werden. Elektronenmikroskopie erfordert eine ausdrückliche Zustimmung zur Entnahme von Hirngewebeproben und wird nur durchgeführt, wenn ein Mitglied diese Erlaubnis erteilt hat; bisher betrifft das einen Fall.

Diese Unterscheidung ist entscheidend, wenn man die Qualitätsaussagen einer Organisation liest: Das CT zeigt, ob Eis entstanden ist, doch nur die Elektronenmikroskopie zeigt, was mit den Synapsen geschehen ist.

Wer diese Arbeit leistet

21st Century Medicine lieferte das Ergebnis mit der Kaninchenniere, die aldehydstabilisierte Kryokonservierung, das qv*-Konzept, M22 und die synthetischen Eisblocker. Ein grösserer Teil der heute verwendeten Chemie der Kryoprotektiva stammt von dort als von jeder anderen Quelle.

Alexander Germans Gruppe an der Universität Erlangen-Nürnberg führte die oben beschriebene Arbeit zur funktionellen Erholung durch. German ist Kliniker und Wissenschaftler in der molekularen Neurologie und Mitgründer von Hiber, das an der strukturellen Erhaltung des Gehirns arbeitet.

Advanced Neural Biosciences, 2008 von Aschwin de Wolf und Chana Phaedra gegründet, ist eines der wenigen Institute, die sich gezielt der Hirnkryobiologie widmen. Es zielt auf Vitrifikationslösungen mit geringer Toxizität, geringer Viskosität und guter Durchdringung der Blut-Hirn-Schranke und untersucht das No-Reflow-Phänomen, bei dem Gewebe nach einer Verzögerung nicht mehr durchblutet werden kann. De Wolf ist Mitautor des Standardwerks zu den Verfahren, das in diesem Artikel durchgehend zitiert wird.

Das Feld der Organbanken liefert Werkzeuge, die sich übertragen lassen. Die Nanoerwärmungsarbeit aus Minnesota entstand in dieser Gemeinschaft und nicht in der Kryonik.

Die Konnektomik setzt die Grenzen für das, was all das bedeuten könnte. 2025 veröffentlichte das MICrONS-Konsortium einen Kubikmillimeter des visuellen Kortex einer Maus mit rund 200.000 Zellen und 523 Millionen Synapsen, das Ergebnis eines internationalen Konsortiums, das jahrelang daran arbeitete. Das ist ein kleines Volumen eines kleinen Gehirns, und zugleich mehr Synapsen, als vor einem Jahrzehnt überhaupt jemand hätte kartieren können.

Die Brain Preservation Foundation führt selbst keine Konservierungen durch, leistet aber einen grossen Teil der Beurteilung, indem sie Preise mit veröffentlichten Kriterien und unabhängiger elektronenmikroskopischer Verifikation ausschreibt.

Tomorrow.bio und die European Biostasis Foundation arbeiten am angewandten Ende: Bereitschafts- und Stabilisierungsprotokolle, Perfusionstechnik, die Logistik, um rechtzeitig zu einem Patienten zu gelangen, und die Langzeitlagerung in der EBF-Einrichtung in Rafz, Schweiz, wo der erste Dewar zur Lagerung bei mittlerer Temperatur in Menschengrösse in die Testphase geht. Ein zweites Labor entsteht derzeit in Berlin. Die meisten der hier genannten Ergebnisse stammen von anderen Forschungsgruppen.

Eine Übersichtsarbeit von 2024 zur strukturellen Erhaltung des Gehirns legt den Stand und die offenen Fragen in einer begutachteten Fachzeitschrift dar. Zu den Autoren zählt Aschwin de Wolf.

Was als Gegenbeweis gelten würde

Drei Ergebnisse würden das Argument erschüttern, und jedes davon ist etwas, das das laufende Forschungsprogramm durchaus liefern könnte.

Erwiese sich die Zufuhr von Kryoprotektiva durch eine intakte Blut-Hirn-Schranke im Massstab eines ganzen Gehirns als unmöglich, blieben die Ergebnisse an Gewebescheiben interessant, wären aber nicht mehr relevant. Zeigte sich, dass die synaptische Feinstruktur unter den heutigen Protokollen regelmässig zerstört statt nur geschädigt wird, wäre das zentrale Argument widerlegt. Hinge das Langzeitgedächtnis wesentlich von anhaltender elektrischer Aktivität ab statt von erhaltener Struktur, würde die Konservierung das Falsche erhalten.

Keines dieser Ergebnisse ist bisher eingetreten, und die vorliegende Evidenz spricht jeweils dagegen. Es bleiben dennoch die Fragen, die man weiter im Blick behalten sollte.

Warum die Entwicklung wichtig ist

Nichts davon ändert etwas an der Position, dass eine Wiederbelebung derzeit nicht möglich ist. Was sich ändert, ist das Tempo, mit dem sich die Qualität der Konservierung verbessert, und diese Qualität ist die Grösse, die bestimmt, mit welchem Ausgangsmaterial eine künftige Technologie arbeiten müsste. Vier Forschungsgemeinschaften verkleinern jeweils einen anderen Teil des Problems: die Kryobiologie, die Organbanken-Forschung, die Konnektomik und die klinische Medizin. Ergebnisse übertragen sich zwischen ihnen. Welche Wege daraus entstehen könnten, beschreibt der Artikel wie eine Wiederbelebung erreicht werden könnte.

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