Die Kryonik weiterentwickeln

Bei der Kryonik genügt es nicht, zu kühlen, zu lagern und abzuwarten. In der Kryonik wird aktiv geforscht: Die heutigen Konservierungsverfahren unterscheiden sich deutlich und messbar von denen des Jahres 1970. Je besser die Ultrastruktur eines Gehirns erhalten bleibt, desto größer ist die Chance, dass künftige medizinische Verfahren eine Wiederbelebung ermöglichen, bei der Erinnerungen, Persönlichkeit und Identität erhalten bleiben. Dieser Artikel beschreibt, wie sich die Kryonik weiterentwickelt, was die Forschung bereits nachgewiesen hat, welche Nachweise noch fehlen und wer daran arbeitet.

Ein Forschungsgebiet mit verschiedenen Verfahren

Der entscheidende Fortschritt war der Wechsel vom Einfrieren zur Vitrifikation: Dabei geht Gewebe, das mit Kryoprotektivum durchsetzt ist, ohne Eisbildung in einen glasartigen Zustand über. Der Kryobiologe Greg Fahy schlug das Verfahren 1984 vor; seit etwa 2000 wird es zur Konservierung von Menschen angewendet.

Auch die Vitrifikation musste schrittweise weiterentwickelt werden; die Gründe dafür erläutert der nächste Abschnitt. Die zur Vermeidung von Eisbildung nötigen Konzentrationen an Kryoprotektiva wirken bereits toxisch. Bei der Entwicklung neuer Vitrifikationslösungen ging es daher stets darum, den Abstand zwischen der für die Vitrifikation nötigen und der für Zellen tödlichen Konzentration zu vergrößern.

Die vier zentralen Probleme der Kryonikforschung

1. Toxizität von Kryoprotektiva. Die Toxizität ist das zentrale Problem; das Standardwerk benennt es ausdrücklich. Human Cryopreservation Procedures (de Wolf und Platt, fachlich geprüft von Brian Wowk) beschreibt die eigentliche Herausforderung der Kryobiologie so: Gesucht sind nicht bloß Lösungen, die auch bei langsamem Abkühlen kein Eis bilden, sondern solche, die zugleich nicht toxisch wirken.

Fortschritte ergaben sich aus einer Reihe gezielter Verbesserungen der Zusammensetzung, nicht aus einem einzigen Durchbruch. Manche Kryoprotektiva wirken in Kombination mit anderen weniger toxisch; das bekannteste Beispiel ist Fahys Entdeckung, dass DMSO die Toxizität von Formamid neutralisiert. Mit der Kenngröße qv*, die sich aus der Zusammensetzung einer Vitrifikationslösung ergibt, lässt sich deren Toxizität abschätzen. Dadurch konnten Lösungen gezielter entwickelt werden, statt ihre Zusammensetzung allein durch Versuche zu ermitteln. Die Anwendung dieser Kenngröße führte zu einem überraschenden Ergebnis: Substanzen, die weniger leicht einen glasartigen Zustand bilden, können die Überlebensfähigkeit der Zellen besser erhalten. So überlebten mehr Zellen, wenn Ethylenglykol in höherer Konzentration anstelle von Propylenglykol verwendet wurde. Synthetische Eisblocker bieten einen weiteren Ansatz, um die nötige Konzentration an Kryoprotektiva zu senken. Im Jahr 2000 zeigten Brian Wowk und Kollegen, dass Polymere die heterogene Eiskeimbildung hemmen können, und das daraus entstandene Polyvinylalkohol-Copolymer sowie Polyglycerin, vertrieben als X-1000 und Z-1000, senken die Mindestkonzentration an Kryoprotektivum, die für eine Vitrifikation überhaupt nötig ist. Je weniger Kryoprotektivum benötigt wird, desto geringer ist die toxische Belastung.

Dasselbe Standardwerk beschreibt auch den aktuellen Forschungsstand zur Toxizität. Auch unter guten Bedingungen geht man davon aus, dass das Gehirngewebe bereits in den frühen bis mittleren Phasen der Durchströmung mit Kryoprotektivum seine Lebensfähigkeit verliert. Als Ursache gelten die Toxizität des Mittels und der dadurch verursachte Wasserentzug. Die Erhaltung der Ultrastruktur ist daher von der Erhaltung der Lebensfähigkeit zu unterscheiden. Derzeit lässt sich nur die Ultrastruktur erhalten.

2. Das gesamte Gehirn mit Kryoprotektivum versorgen. German und Kollegen erläutern, warum es schwieriger ist, ein ganzes Gehirn mit Kryoprotektivum zu versorgen als eine Gewebescheibe. Das Kryoprotektivum muss über die Blutgefäße ins Gewebe gelangen. An der Blut-Hirn-Schranke wird Wasser jedoch leichter transportiert als das Kryoprotektivum, weil die Endfüße der Astrozyten, die die Gefäße umgeben, viel Aquaporin-4 enthalten. Das von ihnen entwickelte Verfahren für ganze Gehirne war bei einem von drei Versuchen erfolgreich. Die Autoren nennen Aquaporine als möglichen Ansatzpunkt für gezielte Eingriffe.

3. Das Gewebe wieder erwärmen. Das Wiedererwärmen ist schwieriger als das Abkühlen. Beim Abkühlen muss das Gewebe den kritischen Temperaturbereich schnell genug durchlaufen, um Eisbildung zu verhindern. Beim Erwärmen durchläuft es diesen Bereich langsamer, sodass sich nun auch dann Eis bilden kann, wenn das Abkühlen ohne Eisbildung gelungen ist. Beim Erwärmen durch Wärmeleitung gelangt die Wärme von der Oberfläche ins Innere. Deshalb lässt sich das Verfahren nur bis zu einer bestimmten Gewebegröße einsetzen; nach Einschätzung der deutschen Forschungsgruppe liegt ihre Methode bereits nahe an dieser Grenze. Für größere Gewebeproben sind Verfahren nötig, die Wärme im gesamten Volumen erzeugen. 2023 vitrifizierte eine Forschungsgruppe der University of Minnesota Rattennieren, lagerte sie bis zu 100 Tage und erwärmte sie anschließend mit durchschnittlich 63,7 °C pro Minute. Dazu regte sie siliziumbeschichtete Eisenoxid-Nanopartikel in einem Hochfrequenzfeld an. Nach der Transplantation hielten die Nieren die Empfängertiere am Leben. Im selben Jahr erreichte die Gruppe von Ramon Risco in Sevilla eine Erwärmungsrate von 217,8 °C pro Minute. Sie verwendete hochintensiven fokussierten Ultraschall, der Wärme im Gewebe erzeugt und ohne Nanopartikel auskommt. Eine Studie aus dem Jahr 2025 zeigte, dass sich Vitrifikation und Nanowarming auch auf Volumina im Literbereich anwenden lassen. Keine der beiden Methoden wurde bisher an Gewebe von der Größe eines menschlichen Gehirns erprobt.

4. Rissbildung unterhalb der Glasübergangstemperatur. Unterhalb der Glasübergangstemperatur zieht sich das erstarrte Material beim weiteren Abkühlen zusammen. Die dabei entstehenden Spannungen können zu Rissen führen. Eine Studie aus dem Jahr 2025 zeigte, dass sowohl die Schrumpfung beim Abkühlen als auch die bei rascher Kühlung entstehenden Temperaturunterschiede zur Rissbildung beitragen. Als Gegenmaßnahmen dienen langsames Abkühlen auf kryogene Temperaturen und die Lagerung bei Zwischentemperaturen, das sogenannte Intermediate Temperature Storage.

Was bisher an welchen Organismen und Geweben nachgewiesen wurde

Die folgenden Ergebnisse sind danach geordnet, was die Experimente jeweils belegen und welche Organe oder Gewebe untersucht wurden.

Ein ganzes Organ, vitrifiziert und transplantiert. Fahys Gruppe bei 21st Century Medicine berichtete 2009 über eine Kaninchenniere, die mit der Vitrifikationslösung M22 durchströmt, ohne Eisbildung auf −135 °C gekühlt, wieder erwärmt und transplantiert worden war. Danach übernahm sie als einzige Niere des Tieres die Nierenfunktion. Das bleibt der klarste Nachweis, dass ein komplexes Organ den vollständigen Zyklus überstehen kann.

Erhaltung der Ultrastruktur im gesamten Gehirn durch Fixierung. Für die aldehydstabilisierte Kryokonservierung, die 2015 in Cryobiology vorgestellt wurde, erhielt die Forschungsgruppe 2018 den Preis der Brain Preservation Foundation für die Konservierung von Gehirnen großer Säugetiere. Mit dem Verfahren blieben die synaptischen Verbindungen im gesamten Schweinegehirn erhalten, wie dreidimensionale Elektronenmikroskopie nach dem Erwärmen bestätigte. Glutaraldehyd fixiert die Ultrastruktur und schließt damit eine biologische Wiederbelebung dieses Gewebes aus. Die Vorteile und Einschränkungen des Verfahrens erläutert der Artikel „Konservierung ohne Einfrieren“.

Erhaltung der Ultrastruktur im gesamten Gehirn allein durch Vitrifikation. Ein Preprint aus dem Jahr 2026 von Fahy, Ralf Spindler, Brian Wowk und Kollegen berichtet, dass sich die Ultrastruktur und der feingewebliche Aufbau von Säugetiergehirnen durch Vitrifikation ohne vorherige Aldehydfixierung erhalten ließen. Der Preprint hat das Peer-Review-Verfahren noch nicht durchlaufen.

Funktion im Hippocampus der Maus wiederhergestellt. Im März 2026 berichteten Alexander German und Kollegen von der Universität Erlangen-Nürnberg in PNAS, dass sich die Funktion des Hippocampus erwachsener Mäuse nach einer Kryokonservierung durch Vitrifikation wiederherstellen ließ. Gewebescheiben sowie ganze Gehirne, die an ihrem anatomischen Ort verblieben, wurden zehn Minuten bis sieben Tage unterhalb der Glasübergangstemperatur gelagert, anschließend wieder erwärmt und untersucht. Nach dem Erwärmen ließen sich Ruhemembranpotenziale, synaptische Übertragung, Reaktionen des Stoffwechsels und Langzeitpotenzierung wieder nachweisen. Die LTP lag nach Vitrifikation bei 138,06 ± 6,90 % gegenüber 157,68 ± 7,14 % bei 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 Teststärke auch nicht aus, um eine tatsächliche Verringerung auszuschließen, und die Autoren bezeichnen das Ergebnis als kurzfristige Erholung. Der Befund deutet darauf hin, dass die zellulären Mechanismen für Lernen und Gedächtnis im Mäusehippocampus auch nach einem tagelangen vollständigen Stillstand der molekularen Bewegungen wieder funktionieren konnten. Über menschliche Gehirne, ganze Organe von menschlicher Größe oder lange Lagerzeiten sagt dieser Befund nichts aus. PNAS veröffentlichte dazu im Juni 2026 einen unabhängigen Kommentar.

Menschliches Hirngewebe nach der Konservierung weiterhin lebensfähig. Im Jahr 2024 veröffentlichte eine Forschungsgruppe der Fudan-Universität ein Verfahren namens MEDY, das auf Methylcellulose, Ethylenglykol, DMSO und Y27632 basiert. Nach dem Auftauen behielten menschliches Hirngewebe und neuronale Organoide ihre Struktur, Zellvielfalt und neuronale Funktion.

Die Qualität der Konservierung messen

Unter Qualitätsmessung werden zwei unterschiedliche Arten von Messungen zusammengefasst. Wer sie verwechselt, kann die erreichte Konservierungsqualität überschätzen. Die eine erfasst, wie gut das Gewebe tatsächlich erhalten ist. Die andere erfasst, welchen Belastungen der Patient bis zur Konservierung ausgesetzt war. Beide Arten von Messwerten gehören in die Falldokumentation. Doch nur die Untersuchung des konservierten Gewebes zeigt, wie gut die Konservierung gelungen ist.

Messgrößen für das Ergebnis: Wie gut ist das Gewebe erhalten?

Das Standardwerk nennt drei solche Größen, jede mit einer zugehörigen Methode. Ob sich Eis gebildet hat, wird mittels Computertomografie untersucht. Eis und die umgebende vitrifizierte Lösung haben unterschiedliche Dichten, sodass sich gefrorene und vitrifizierte Bereiche in den Aufnahmen unterscheiden lassen. Die Erhaltung der Ultrastruktur wird per Elektronenmikroskopie an Hirnproben im Mikroliterbereich beurteilt. Die Lebensfähigkeit der Zellen wird an denselben Proben untersucht, etwa durch die Bestimmung des Kalium-Natrium-Verhältnisses. Das Standardwerk formuliert den Maßstab unmissverständlich: Jeder Fallbericht sollte CT-Scans und Elektronenmikroskopaufnahmen enthalten, die den Grad der erreichten Vitrifikation und ultrastrukturellen Erhaltung dokumentieren.

Zur dritten Messgröße stellt dasselbe Standardwerk klar: Wegen der bereits beschriebenen Toxizität lässt sich in Hirnproben von Patienten derzeit keine hohe Lebensfähigkeit der Zellen nachweisen. Eine Konservierung gilt heute als gelungen, wenn Vitrifikation und Erhaltung der Ultrastruktur nachgewiesen sind. Die Lebensfähigkeit des Gewebes lässt sich dagegen nicht nachweisen.

Messgrößen für die Belastung: Welchen Bedingungen war der Patient ausgesetzt?

S-MIX ist eine standardisierte Messgröße für die Belastung durch mangelnde Durchblutung. Sie berücksichtigt den zeitlichen Verlauf von Körpertemperatur und Kreislaufzustand und gibt die Belastung als entsprechende Dauer einer Ischämie bei normaler Körpertemperatur in Minuten an. Dabei wird warme Ischämie stärker gewichtet als kalte. Die andere Messgröße ist die anfängliche Abkühlgeschwindigkeit, bezogen auf das Körpergewicht des Patienten. Diese Messgrößen ermöglichen Vergleiche zwischen einzelnen Fällen und zeigen, wie sich Änderungen am Verfahren auswirken. Sie beschreiben die Bedingungen, unter denen eine Konservierung durchgeführt wurde. Über die Qualität des konservierten Gewebes sagen diese Messwerte nichts aus.

Was Tomorrow.bio misst

Bei jedem unserer Fälle wird ein CT-Scan durchgeführt, sodass der Grad der Vitrifikation dokumentiert statt angenommen wird. Wir haben bei mehr Patienten CT-Untersuchungen durchgeführt und die Ergebnisse für mehr Patienten veröffentlicht als jede andere Kryokonservierungsorganisation. Die einzelnen Fallberichte sind öffentlich und in voller Länge zugänglich. Elektronenmikroskopie erfordert eine ausdrückliche Zustimmung zur Entnahme von Hirngewebeproben und wird daher nur durchgeführt, wenn ein Mitglied diese Erlaubnis erteilt hat; bislang ist das bei einem Fall geschehen.

Wer die Angaben einer Organisation zur Konservierungsqualität beurteilen will, muss diesen Unterschied beachten: CT-Aufnahmen zeigen, ob sich Eis gebildet hat; nur die Elektronenmikroskopie zeigt, in welchem Zustand die Synapsen sind.

Wer diese Arbeit leistet

21st Century Medicine stammen der Versuch mit der Kaninchenniere, das Verfahren der aldehydstabilisierten Kryokonservierung, das qv*-Modell, M22 und die synthetischen Eisblocker. Keine andere Einrichtung hat so viel zur Entwicklung der heute verwendeten Kryoprotektiva beigetragen.

Alexander Germans Gruppe an der Universität Erlangen-Nürnberg führte die oben beschriebene Arbeit zur funktionellen Erholung durch. German ist klinisch tätiger Arzt und forscht auf dem Gebiet der molekularen Neurologie. Er ist außerdem Mitbegründer von Hiber, einem Unternehmen, das Verfahren zur Erhaltung der Hirnstruktur entwickelt.

Advanced Neural Biosciences, 2008 von Aschwin de Wolf und Chana Phaedra gegründet, ist eines der wenigen Institute, die sich eigens der Hirn-Kryobiologie widmen. Das Institut entwickelt Vitrifikationslösungen, die wenig toxisch und dünnflüssig sind und die Blut-Hirn-Schranke gut passieren. Außerdem untersucht es das No-Reflow-Phänomen, bei dem die Durchblutung des Gewebes nach einer Unterbrechung nicht wieder in Gang kommt. De Wolf ist Mitautor des Standardwerks zu Kryokonservierungsverfahren, auf das sich dieser Artikel wiederholt bezieht.

Die Forschung zur Organkonservierung entwickelt Methoden, die auch für die Kryonik nutzbar sind. Die Arbeiten zum Nanowarming aus Minnesota stammen aus der Forschung zur Organkonservierung, nicht aus der Kryonikforschung.

Die Konnektomik hilft einzuschätzen, welche Bedeutung die Erhaltung der Hirnstruktur haben könnte. 2025 veröffentlichte das MICrONS-Konsortium eine Kartierung eines Kubikmillimeters des visuellen Kortex einer Maus mit rund 200.000 Zellen und 523 Millionen Synapsen. Daran hatte das internationale Konsortium jahrelang gearbeitet. Der kartierte Bereich ist nur ein kleiner Ausschnitt eines ohnehin kleinen Gehirns. Dennoch umfasst er mehr Synapsen, als sich vor zehn Jahren hätten kartieren lassen.

Die Brain Preservation Foundation konserviert selbst kein Gewebe, übernimmt aber einen Großteil der fachlichen Begutachtung. Sie vergibt Preise nach öffentlich zugänglichen Kriterien und lässt die Ergebnisse unabhängig mittels Elektronenmikroskopie überprüfen.

Tomorrow.bio und die European Biostasis Foundation konzentrieren sich auf die praktische Umsetzung: Sie entwickeln Abläufe für Bereitschaft und Stabilisierung sowie Geräte zur Perfusion und organisieren den rechtzeitigen Einsatz beim Patienten. Hinzu kommt die Langzeitlagerung in der EBF-Einrichtung in Rafz in der Schweiz. Dort beginnt die Erprobung des ersten Dewargefäßes für Intermediate Temperature Storage, das einen menschlichen Körper aufnehmen kann. Ein zweites Labor entsteht derzeit in Berlin. Die meisten auf dieser Seite genannten Ergebnisse stammen von anderen Gruppen.

Ein Übersichtsartikel aus dem Jahr 2024 zur strukturellen Hirnkonservierung erläutert in einer Fachzeitschrift mit Peer-Review-Verfahren, was für die strukturelle Hirnkonservierung spricht und welche Unsicherheiten bestehen. Zu den Autoren zählt Aschwin de Wolf.

Was dagegen sprechen würde

Drei mögliche Befunde würden die Annahme infrage stellen, dass sich durch Kryonik die Voraussetzungen für eine spätere Wiederbelebung erhalten lassen. Jeder davon könnte sich aus den laufenden Untersuchungen ergeben.

Erwiese es sich als unmöglich, ein ganzes Gehirn durch die intakte Blut-Hirn-Schranke ausreichend mit Kryoprotektiva zu versorgen, blieben die Ergebnisse an Gewebescheiben interessant. Für die Konservierung ganzer Gehirne wären sie jedoch nicht mehr aussagekräftig. Zeigte sich, dass die derzeitigen Verfahren die synaptische Ultrastruktur regelmäßig zerstören und nicht nur beschädigen, wäre die zentrale Annahme widerlegt. Stellte sich heraus, dass das Langzeitgedächtnis wesentlich von anhaltender elektrischer Aktivität abhängt, würde es nicht genügen, die Hirnstruktur zu erhalten.

Keiner dieser Befunde liegt bisher vor. Die bisherigen Forschungsergebnisse sprechen eher gegen die genannten Einwände. Dennoch müssen diese Fragen weiter untersucht werden.

Warum die Entwicklung zählt

Auch angesichts dieser Fortschritte ist eine Wiederbelebung derzeit nicht möglich. Die Qualität der Konservierung verbessert sich allerdings immer schneller. Sie bestimmt, in welchem Zustand das Gewebe für eine mögliche künftige Behandlung erhalten bleibt. Vier Forschungsbereiche tragen zur Lösung unterschiedlicher Teilprobleme bei: Kryobiologie, Organkonservierung, Konnektomik und klinische Medizin. Erkenntnisse aus einem dieser Bereiche lassen sich auch in den anderen nutzen. Wie diese Erkenntnisse zu einer Wiederbelebung beitragen könnten, erläutert der Artikel „Wie wir eine Wiederbelebung erreichen könnten“.

Weiterführende Informationen

• Relevante Forschungsarbeiten
• Das medizinische Frostschutzmittel (Kryoprotektiva)
• Wie wir eine Wiederbelebung erreichen könnten
• Warum ist eine Wiederbelebung derzeit nicht möglich?