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[[Datei:Cryopreservation.jpg|mini|Konservierung von Pflanzenproben]]
[[Datei:Liquid nitrogen tank.JPG|mini|150px|Flüssigstickstofftank]]

Unter '''Kryokonservierung''' (von {{grcS|κρύος|krýos}} „Kälte, Frost, Eis“ und {{laS|conservare}} „erhalten, bewahren“) versteht man das Aufbewahren von [[Zelle (Biologie)|Zellen]] oder [[Gewebe (Biologie)|Gewebe]] durch Einfrieren in [[Flüssigstickstoff|flüssigem Stickstoff]]. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, die [[Vitalität]] der Zellen nahezu unbegrenzt aufrechtzuerhalten, obgleich das biologische System in den [[Aggregatzustand]] eines [[Festkörper]]s übergeht. Kryokonservierung kann sowohl bei Pflanzenzellen als auch bei tierischen Zellen angewandt werden, beim Menschen zum Beispiel auch bei Blut, [[Spermium|Spermien]], [[Eizelle]]n und [[Embryo]]nen. Die Lagerung findet in sogenannten [[Kryobank]]en statt.

Die [[Konservierung|konservierten]] Zellen können so über einen sehr langen Zeitraum in einer Art [[Kältestarre]] erhalten werden, in der alle [[Stoffwechsel]]vorgänge nahezu zum Stillstand kommen. Nach dem Auftauen können die Zellen ihre normalen [[Physiologie|physiologischen]] Prozesse wieder aufnehmen. Embryonen können dann zum Beispiel in die [[Gebärmutter]]höhle transferiert werden.

Einzelne Zellen können so schnell eingefroren werden, dass das Wasser nur kleine [[Eiskristall]]e bildet. Bei größeren, mehrzelligen Organismen bilden sich beim Einfrieren jedoch aufgrund der zu geringen Temperaturabsenkung im Kern Eiskristalle, die so groß werden, dass sie die Zellwände durchbrechen und damit irreparabel zerstören.
Das Einfrieren von Erdbeeren im Gefrierschrank verdeutlicht die Zellschädigungen beim Einfrieren anschaulich: Nach dem Auftauen wirken die Erdbeeren matschig – sie haben Wasser verloren, das aus den beschädigten Zellen ausgetreten ist.
__KEIN_INHALTSVERZEICHNIS__
== Einsatzgebiete und Möglichkeiten ==
Kryokonservierung funktioniert heutzutage bei Zellproben bis hin zu kleinen Organen, wenn man bei vorheriger [[Präparat]]ion der Proben mit richtig abgestimmten [[Gefrierschutzmittel]]n zur Behinderung des Wachstums von Eiskristallen diese dann sehr schnell einfriert, also zum Beispiel mit flüssigem Stickstoff auf 77 [[Kelvin|K]] (−196 [[Grad Celsius|°C]]) abkühlt ([[Vitrifizieren|verglasen]]).

In der [[Reproduktionsmedizin]] kommt die Kryokonservierung sowohl als Bestandteil einer Kinderwunschbehandlung mittels [[Präimplantationsdiagnostik]] zum Einsatz als auch im Rahmen von Maßnahmen der [[Fertilitätsprotektion]] aus medizinischer Indikation und beim sogenannten [[Social Freezing]] (bei dem der Schwangerschaftsbeginn noch nicht sofort angestrebt wird).<ref>[https://www.uniklinik-duesseldorf.de/patienten-besucher/klinikeninstitutezentren/klinik-fuer-frauenheilkunde-und-geburtshilfe/unsere-zentren-spezialabteilungen/unicared-fertilitaetsprotektion/social-freezing ''Wenn eine Verschiebung der Reproduktiven Phase (des Kinderwunsches) notwendig wird''] [[Universitätsklinikum Düsseldorf]], aufgerufen am 3. Dezember 2021</ref> Es konnte bereits der Nachweis erbracht werden, dass es für den Geburtserfolg nicht von Bedeutung ist, ob bereits befruchtete [[Eizelle]]n kryokonserviert oder direkt nach der Befruchtung frisch verpflanzt wurden. Dabei scheint auch eine längere Frostperiode kein Problem zu sein, wie die Geburt einer Amerikanerin, die aus einer befruchteten Eizelle hervorging, die über 24 Jahre kryokonserviert war, beweist.<ref>[https://www.scinexx.de/news/medizin/eizellen-einfrieren-schadet-nicht/ ''Aus kryokonservierten Embryonen gehen ebenso viele Kinder hervor wie aus "frisch" verpflanzten''] [[Scinexx]], aufgerufen am 3. Dezember 2021</ref>

In der Zellbiologie werden Zellen zur Kryokonservierung meist in einem Einfriermedium aus dem [[Zellkulturmedium]] mit [[Dimethylsulfoxid]] eingefroren,<ref>Z. Shu, S. Heimfeld, D. Gao: ''Hematopoietic SCT with cryopreserved grafts: adverse reactions after transplantation and cryoprotectant removal before infusion.'' In: ''Bone Marrow Transplantation.'' Band 49, Nummer 4, April 2014, S. 469–476, [[doi:10.1038/bmt.2013.152]]. PMID 24076548, {{PMC|4420483}}.</ref> z. B. in Kulturmedium mit 20 % (V/V) [[Fetales Kälberserum|FCS]] und 10 % (V/V) DMSO. Teilweise wird an Stelle des DMSO auch [[Ethylenglykol]] verwendet.<ref>Y. Agca, J. Liu, A. T. Peter, E. S. Critser, J. K. Critser: ''Effect of developmental stage on bovine oocyte plasma membrane water and cryoprotectant permeability characteristics.'' In: ''Molecular reproduction and development.'' Band 49, Nummer 4, April 1998, S. 408–415, {{DOI|10.1002/(SICI)1098-2795(199804)49:4<408::AID-MRD8>3.0.CO;2-R}}. PMID 9508092.</ref><ref>J. A. Bautista, H. Kanagawa: ''Current status of vitrification of embryos and oocytes in domestic animals: ethylene glycol as an emerging cryoprotectant of choice.'' In: ''The Japanese journal of veterinary research.'' Band 45, Nummer 4, Februar 1998, S. 183–191. PMID 9553322.</ref> Bei einer [[Vitrifikation]] wird dagegen versucht, die Ausbildung von Eiskristallen beim Kühlen ganz zu vermeiden, z. B. mit konzentrierten Glycerollösungen (17 Mol pro Kilogramm Wasser).<ref>A. F. Davidson, C. Glasscock, D. R. McClanahan, J. D. Benson, A. Z. Higgins: ''Toxicity Minimized Cryoprotectant Addition and Removal Procedures for Adherent Endothelial Cells.'' In: ''PloS one.'' Band 10, Nummer 11, 2015, S. e0142828, [[doi:10.1371/journal.pone.0142828]]. PMID 26605546, {{PMC|4659675}}.</ref>

Noch erleiden größere Organe und Organismen beim Kryokonservieren jedoch Schäden, die mit heutigen Mitteln nicht behoben werden können. Ein Erfolg oder Misserfolg von [[Kryonik]] wird sich daher erst rückblickend beurteilen lassen.

== Natürliche Vorbilder ==
Es gibt Frösche wie den [[Waldfrosch]] oder Insekten wie die [[Gallmücke]], die ein Einfrieren im Winter bis zu einer bestimmten kritischen Temperatur aufgrund eines [[Biogene Gefrierschutzmittel|körpereigenen Frostschutzmittels]] (aus [[Harnstoff]] und [[Glucose]]) Temperaturen im zweistelligen Minusbereich überleben.<ref>Costanzo, J.P. (2019): ''Overwintering adaptations and extreme freeze tolerance in a subarctic population of the wood frog, Rana sylvatica''. Journal of Comparative Physiology: B 189, 1–15, 2. November 2018. [[doi:10.1007/s00360-018-1189-7]]</ref>

In Sibirien wurden [[Nematoden]] gefunden, die seit dem [[Pleistozän]] vor etwa 42.000 Jahren im [[Permafrost]]boden konserviert waren. Obwohl sie seit Zehntausenden von Jahren eingefroren waren, wurden zwei Arten dieser Würmer erfolgreich wiederbelebt.<ref>{{Literatur |Autor=Anastasia Shatilovich, Vamshidhar R. Gade, Martin Pippel, Tarja T. Hoffmeyer, Alexei V. Tchesunov, Lewis Stevens, Sylke Winkler, Graham M. Hughes, Sofia Traikov, Michael Hiller, Elizaveta Rivkina, Philipp H. Schiffer, Eugene W. Myers, Teymuras V. Kurzchalia |Titel=A novel nematode species from the Siberian permafrost shares adaptive mechanisms for cryptobiotic survival with C. elegans dauer larva |Sammelwerk=PLOS Genetics |Band=19 |Nummer=7 |Datum=2023-07-27 |ISSN=1553-7404 |DOI=10.1371/journal.pgen.1010798 |PMC=10374039 |PMID=37498820 |Seiten=e1010798 |Online=https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1010798 |Abruf=2023-07-28}}</ref>

Versuche konnten nachweisen, dass verschiedene [[Moose]], wie das [[Kleines Blasenmützenmoos|kleine Blasenmützenmoos]], bei −135 °C über mehrere Jahre kryokonserviert werden, ohne ihre Regenerationsfähigkeit zu verlieren.<ref>J. Schulte, [[Ralf Reski|R. Reski]]: ''High-throughput cryopreservation of 140000 Physcomitrella patens mutants.'' In: ''Plant Biol.'' 6, 2004, S. 119–127. PMID 15045662.</ref>

== Literatur ==
* H. M. Schumacher: ''Vollständig erstarrt, aber nicht tot: Kryolagerung von Pflanzen bei ultratiefen Temperaturen''. In [[Nicole C. Karafyllis]]: ''Theorien der Lebendsammlung. Pflanzen, Mikroben und Tiere als Biofakte in Genbanken''. Karl Alber, Freiburg 2018, S. 137–168, ISBN 978-3-495-48975-8.
* R. Frankham, J. D. Ballou, D. A. Briscoe: ''Introduction to Conservation Genetics''. Cambridge University Press, 2002, ISBN 0-521-63985-9.
* S. Schmitz: ''[[Der Experimentator]]: Zellkultur''. Spektrum Akademischer Verlag, 2007, ISBN 978-3-8274-1564-6.

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4344464-7}}

[[Kategorie:Kryotechnik]]
[[Kategorie:Reproduktionsmedizin]]

Kryokonservierung - Versionsgeschichte

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