Inženýrský přístup k biologickému problému

O kryonice se často mluví jako o jedné obrovské otázce: lze člověka po kryoprezervaci přivést zpět k životu?

Tato otázka je lidsky pochopitelná, ale z technického hlediska není příliš užitečná.

Spojuje celý řetězec biologických, logistických a institucionálních problémů do jediné odpovědi typu ano, nebo ne.

Inženýr začíná jinde.

Jaké podmínky musejí být splněny v každé fázi? Co se dá měřit? Které selhání je napravitelné a které naopak zničí informace, jež by žádný budoucí nástroj nedokázal obnovit?

Tento způsob uvažování nedokazuje, že oživení bude možné. Umožňuje však lépe určit, v kterých bodech by celý postup mohl selhat.

Rozdělení problému na menší části

Proces kryoprezervace začíná dávno předtím, než pacient dorazí do zařízení pro dlouhodobé skladování.

Tým potřebuje včasné oznámení, právní souhlas, přístup k pacientovi a zajištěnou cestu pro převoz.

Po konstatování smrti se zastaví krevní oběh. Přísun kyslíku se zastaví, metabolismus se naruší a buňky postupně utrpí různé formy poškození.

Chlazení tento proces zpomaluje, samo o sobě však neobnoví krevní oběh ani nerozvede kryoprotektivní roztok do tkání.

Perfuzní roztok musí cévním systémem proniknout do tkání, přestože cévy mohou být poškozené, ucpané nebo změněné nemocí.

Roztok se musí dostat do tkání v účinné koncentraci, aniž by vyvolal nepřijatelný osmotický stres nebo chemickou toxicitu.

Poté musí pacient projít skelným přechodem, aniž by došlo k nadměrné tvorbě ledu nebo tepelnému stresu.

Podmínky skladování musejí zůstat stabilní po neurčitě dlouhou dobu. Instituce odpovědná za pacienta musí zůstat finančně zabezpečená, dobře spravovaná a funkční.

Případné budoucí oživení by vyžadovalo další sled kroků: kontrolované zahřívání, odstranění kryoprotektantů, opravu poškození, obnovu funkcí a rehabilitaci.

Žádný jednotlivý experiment nemůže na všechny tyto otázky odpovědět najednou.

Hodnota inženýrského rámce nespočívá v tom, že by problém zjednodušil. Umožňuje přesně určit, kde nastává selhání.

Jednotlivé způsoby selhání lze zkoumat samostatně.

Kvalitu zásahu lze posoudit podle časové osy případu a podle metriky S-MIX.

Rozložení kryoprotektantů lze odhadnout z perfuzních dat a CT snímků. Chlazení lze hodnotit podle teplotních záznamů, nikoli podle dodatečně sepsaného popisu případu.

Ultrastrukturu mozku lze zkoumat elektronovou mikroskopií v rámci výzkumu se souhlasem dárce. Skladovací systémy lze prověřit z hlediska spotřeby dusíku, alarmů, záznamů a institucionálního oddělení odpovědnosti.

Proto se v Codexu ischemie, perfuze a chlazení posuzují jako odlišné problémy.

Pokud se všechny tyto kroky shrnou pod označení „výkon“, ztratí se informace potřebné k jejich zlepšování.

Pokrok nevyžaduje oživení člověka

Existují dobré důvody, proč se vyhnout dvěma protikladným omylům.

Prvním je zavrhnout každý výsledek jen proto, že žádný člověk ještě nebyl oživen. Druhým je považovat pokrok u jedné součásti za důkaz platnosti celého konceptu.

Oba přístupy potlačují důležité rozdíly mezi jednotlivými částmi problému.

V roce 2019 studie BrainEx obnovila mikrocirkulaci a některé molekulární a buněčné funkce v izolovaných mozcích prasat čtyři hodiny po smrti.

Výzkumníci pozorovali zachovanou buněčnou architekturu, aktivní metabolismus a spontánní synaptickou aktivitu. Nepozorovali však globální elektrickou aktivitu spojenou s vědomím.

Tento výsledek studie BrainEx zpochybnil zjednodušenou představu, že všechny mozkové buňky během několika minut překročí tutéž nevratnou hranici.

Neprokázal obnovu mysli a nešlo o experiment s kryoprezervací.

Studie OrganEx v roce 2022 navázala na tento výzkum. Po jedné hodině teplé ischemie u prasat systém obnovil vybrané buněčné procesy a snížil úmrtnost buněk ve několika orgánech.

I zde studie OrganEx se zabývala obnovou buněčných procesů po ischemii, nikoli oživením celého těla.

V roce 2023 došlo k pokroku v další oblasti.

Výzkumníci vitrifikovali ledviny potkanů, uložili je až na 100 dní, zahřáli je pomocí nanočástic a transplantovali je potkanům, jimž byly odstraněny vlastní ledviny.

Transplantované orgány udržely zvířata při životě. V následujících týdnech se obnovila funkce ledvin.

Tato studie o nanozahřívání je důležitá proto, že zahřívání představuje jednu z hlavních překážek kryoprezervace orgánů.

Stále však šlo pouze o studii na ledvinách potkanů.

Lidský mozek je větší, strukturně rozmanitější a spojený s otázkou paměti a identity. Celé lidské tělo klade jiné nároky na přenos tepla i perfuzi.

Změna měřítka není podružná poznámka. Mění podstatu problému.

Tyto výsledky mají přesto význam. Nahrazují některá obecná tvrzení o tom, co biologie „nemůže“ obnovit, konkrétnějšími otázkami o podmínkách, metodách a měřítku.

Oprava závisí na zachovaných informacích

Předpokládejme, že budoucí medicína bude mimořádně schopná opravovat poškozené buňky.

I taková oprava by však potřebovala předlohu.

Je-li céva protržená, okolní struktury mohou napovědět, co kam patří. Je-li synaptická síť vymazána, oprava nemusí mít žádnou zachovanou informaci, podle níž by mohla postupovat.

Toto je rozdíl mezi poškozením a ztrátou informace.

Poškozenou knihu lze obnovit, pokud jsou písmena stále čitelná. Stránka spálená na popel se nestane čitelnou jen proto, že restaurátor má lepší nástroje.

Analogie má své hranice, otázka je ale konkrétní: zachovává současná preservace dostatek fyzické struktury, která nesla identitu daného člověka?

Věda dosud úplnou odpověď nezná.

Paměť není uložena jako jednoduchý soubor na jednom místě. Paměť souvisí se synaptickou konektivitou, ale možná také se silou synapsí, molekulárními stavy, buněčnou geometrií a dalšími biologickými proměnnými.

Této nejistotě se věnuje text „Paměť, identita a mozek“.

Tato nejistota určuje, na co by se mělo měření kvality zaměřit.

Dobrá metrika musí ukázat více než jen to, že se pacient ochladil. Měla by sledovat zástupné ukazatele zachování struktury na několika úrovních.

To znamená kombinovat časové osy, fyziologická data, rozložení kryoprotektantů, zobrazovací metody a, kde je to eticky a prakticky možné, mikroskopii.

Žádné jednotlivé měření nemůže potvrdit, že se podařilo zachovat člověka.

Několik nedokonalých měření může přesto odhalit slabé postupy a podpořit ty lepší.

Inženýrský přístup rozlišuje mezi limitem daným fyzikálními či biologickými podmínkami a chybou při provedení.

Pokud kryoprotektant nedosáhne určité oblasti, příčinou může být cévní obstrukce, nedostatečný tlak, nevhodná kanylace nebo postup, který se nedá rozšířit na větší měřítko.

Tato různá vysvětlení vedou k různým řešením.

Fyzikální nebo biologický limit znamená, že za daných podmínek nelze cíle dosáhnout. Chyba při provedení znamená, že tohoto cíle nedosáhl konkrétní pokus.

Zaměnění těchto dvou věcí vede k mylné jistotě v obou směrech.

Jeden úspěšný experiment s malým orgánem neodstraňuje limity, které mohou platit v měřítku lidského těla. Jeden nezdařený případ z praxe neprokazuje, že každý lépe kontrolovaný případ musí selhat stejně.

Důkazy potřebují jasné hranice: druh, orgán, teplotu, prodlení, roztok, způsob měření a sledovaný výsledek.

Tato důslednost sice zpomaluje zveřejňování výsledků, ale výrazně zvyšuje jejich důvěryhodnost.

Instituce je součástí inženýrského problému

I technicky vynikající postup může zmařit selhání instituce, která jej zajišťuje.

Dlouhodobé skladování proto patří do inženýrského modelu, nikoli mimo něj jako obchodní otázka.

Kdo právně odpovídá za pacienta? Jsou prostředky určené na péči o pacienta odděleny od financí provozní společnosti? Jsou informace o účetnictví a řízení instituce veřejně dostupné?

Může skladování pokračovat i při výpadku energie, změně personálu, problému s dodavatelem nebo úpadku?

Každá instituce může selhat různými způsoby.

Podstatné je, zda byly tyto způsoby selhání rozpoznány, pokud možno odděleny jeden od druhého a zda pro ně existuje plán reakce, který nezávisí na jediném mimořádně schopném člověku.

Uspořádání využívané organizacemi Tomorrow.bio, Patient Care Foundation a European Biostasis Foundation popisuje text Tomorrow.bio ecosystem.

Tato architektura svědčí o promyšleném plánování. Není zárukou, že staletí péče proběhnou bez narušení.

Stejná kritéria by se měla uplatňovat na každou část biostáze.

Nejprve je třeba stanovit cíl. Poté zaznamenat vstupní údaje. Následně změřit, co se skutečně stalo. Zveřejnit dostatek podrobností, aby bylo možné postup kriticky posoudit. A nakonec zlepšovat nejslabší článek celého řetězce.

A po celou dobu mít na paměti jednu větu: nic z toho nedokazuje, že oživení je uskutečnitelné.

Dokument společnosti Tomorrow.bio o informovaném souhlasu, informed consent disclosure, jasně uvádí, že oživení se nemusí nikdy stát možným.

Inženýrství tuto nejistotu neodstraňuje.

Je to způsob, jak zabránit tomu, aby se nejistota stala záminkou k tomu přestat měřit.

Další čtení

• Jak se měří kvalita preservace
• Možné cesty k budoucímu oživení
• Proč oživení dnes není možné