De naam cryonica roept het verkeerde beeld op. Mensen denken aan bevriezing, een lichaam dat tot ijs verandert zoals een stuk vlees in de vriezer. Maar het werkelijke doel is minder vanzelfsprekend en preciezer dan dat. Het laat zich het best samenvatten als: bewaren zonder te bevriezen. De techniek die dit mogelijk maakt heet vitrificatie. Hieronder volgt kort wat vitrificatie is, wat zij kan bereiken en wat zij uitdrukkelijk niet kan.
Een lichaam in een glasachtige toestand brengen
Vitrificatie is het proces waarbij een vloeistof vast wordt zonder dat er ooit kristallen ontstaan. Het woord komt van het Latijnse vitrum, glas, en glas is precies het juiste beeld. De meeste vloeistoffen vormen bij afkoeling kristallen. Onder de juiste omstandigheden en met de juiste stoffen worden ze daarentegen steeds stroperiger, totdat ze veranderen in een starre, ongeordende vaste stof. Er ontstaan geen kristallen. De moleculen behouden grotendeels de rangschikking die zij in vloeibare toestand hadden, maar hun beweging komt vrijwel tot stilstand.
Bij cryopreservatie kan dit het verschil maken tussen ernstige schade aan het brein en het behoud van de structuur ervan. Het water in de cellen van het lichaam wordt grotendeels vervangen door cryoprotectanten. Vervolgens wordt het weefsel afgekoeld tot onder de glasovergangstemperatuur, ergens rond de −120 °C tot −135 °C, waarna het verhardt. Het resultaat is geen bevroren lichaam. Het is weefsel in een glasachtige toestand, en in die toestand is verval feitelijk tot stilstand gekomen.
Wat vitrificatie oplevert
Goed uitgevoerd bereikt vitrificatie vier dingen tegelijk:
- Het voorkomt de vorming van ijskristallen en daarmee de mechanische schade die bevriezing kan veroorzaken.
- Het behoudt de cellulaire structuur van het weefsel, met name de neurale verbindingen in het brein.
- Het brengt chemische en biologische reacties vrijwel tot stilstand, waardoor verdere afbraak sterk wordt geremd.
- Het houdt het informatiepatroon in het weefsel behouden, het deel dat daadwerkelijk een persoon vastlegt, mogelijk goed genoeg voor toekomstige hersteltechnologie.
Dat laatste punt vormt de kern van biostase: als de relevante structuur behouden blijft, blijft ook de informatie behouden die een persoon kenmerkt, zelfs wanneer herstel voorlopig buiten bereik ligt. Zo sluit dit direct aan op wat biostase is.
Wat vitrificatie niet doet
Hier telt eerlijkheid meer dan enthousiasme. Vitrificatie brengt niemand tot leven. Het draait veroudering niet terug en geneest evenmin de ziekte die tot het overlijden leidde. Het garandeert op zichzelf niet dat iemand ooit wordt opgewekt. Het kan alleen de fysieke structuur van een persoon mogelijk goed genoeg behouden om toekomstig herstel niet bij voorbaat onmogelijk te maken, zoals na begrafenis of crematie. Het is een poging om tijd te winnen voor een toekomst waarin herstel wellicht mogelijk is. Opwekking is momenteel echter niet mogelijk. Daarom stellen we net zo duidelijk dat opwekking momenteel niet mogelijk is.
Alles wat hierna komt, hangt af van deze ene stap. Als vriesschade de structuur van het brein in de eerste uren zou vernietigen, kan geen toekomstige geneeskunde herstellen wat verloren is gegaan, omdat ook de informatie dan verloren zou zijn. Vitrificatie kan het verschil maken tussen het behoud van relevante biologische informatie en het overblijven van zwaar beschadigd weefsel. Daarom vormt vitrificatie een centraal onderdeel van hoe een moderne cryopreservatie in de praktijk verloopt.
Wanneer fixatie de betere keuze is
Voor vitrificatie moeten cryoprotectanten het hele weefsel gelijkmatig bereiken. Daarvoor is een nog voldoende functionerende bloedsomloop nodig. Bij ernstige ischemische schade lukt die gelijkmatige verdeling niet meer. Onregelmatige perfusie kan dan juist in kwetsbare gebieden tot ijsvorming leiden. Voor die gevallen bestaat een tweede methode: aldehyde-gestabiliseerde cryopreservatie, of ASC.
Bij ASC wordt het brein eerst geperfundeerd met glutaaraldehyde, een fixeermiddel dat eiwitten chemisch aan elkaar bindt. Daarmee wordt verdere afbraak direct sterk geremd en wordt de structuur gefixeerd voordat het weefsel wordt afgekoeld. Zodra het weefsel is gestabiliseerd, kan de concentratie cryoprotectant geleidelijk worden verhoogd tot rond 65% ethyleenglycol. Daarna wordt het brein voor langetermijnopslag gevitrificeerd bij ongeveer −135 °C.
Het experimentele bewijs is in dit geval relatief concreet. Met ASC bleef de synaptische connectiviteit in een volledig varkensbrein zo goed behouden dat de methode de prijs voor grote zoogdieren van de Brain Preservation Foundation won. Dat werd na opwarming onderzocht met 3D-elektronenmicroscopie.
Daar staat een belangrijk nadeel tegenover, dat duidelijk benoemd moet worden. Fixatie is niet omkeerbaar met de huidige en voorzienbare technieken. Glutaaraldehyde kan het connectoom zeer gedetailleerd behouden doordat het eiwitten chemisch aan elkaar bindt. Daardoor kan het weefsel niet meer biologisch worden herstart. ASC behoudt het informatiepatroon, maar sluit herstel via het oorspronkelijke biologische weefsel uit. Daarmee krijgt de vraag naar continuïteit een concrete fysieke vorm.
Daarom is het niet de standaardkeuze. Als de perfusie goed verloopt, laat vitrificatie beide mogelijkheden open. ASC komt in beeld wanneer de structuur zonder fixatie volledig verloren dreigt te gaan.
Kort samengevat: Moderne cryopreservatie streeft ernaar weefsel te vitrificeren in plaats van te bevriezen. Cryoprotectanten beperken de vorming van ijs, zodat de biologische structuur een stabiele, glasachtige toestand kan bereiken.
Ontdek dit praktische hulpmiddel
Gebruik het interactieve hulpmiddel om de vraag in dit artikel te onderzoeken.
De interactieve tool wordt geladen...
Meer lezen