Etwas einfrieren ist nun wirklich kein Problem. Tür auf, hinein mit dem Gefriergut, Tür zu. Doch wenn es um Zellen geht, die man wieder zum Leben erwecken will, da ist es nicht ganz so einfach. Man muss den richtigen Schrank erwischen.
Es geht auch mal was schief hier im Labor. Zu Beispiel neulich als jemand einige Zellstämme bei minus 20 Grad statt bei minus 80 Grad eingefroren und gelagert hatte. Fatal.
Doch wo ist da eigentlich das Problem? Gefroren ist doch gefroren.
Das praktische an den Zellen ist ja: Man kann sie einfrieren, lange lagern und wieder auftauen und damit bei Bedarf zum Leben erwecken. Eigentlich eine faszinierende Sache.
Kälte an sich ist eigentlich nicht unbedingt das Problem. Der Stoffwechsel verlangsamt sich und irgendwann ist alles erstarrt. Tödlich sind die Eiskristalle, die sich in der Zelle bilden. Sie zerstören um so mehr, je größer sie werden.
Es gibt eine Möglichkeit, die zerstörende Kraft der Kristalle einzudämmen. Damit sie wachsen können, brauchen Kristalle Zeit. Wenn man ihnen diese aber nicht gibt, breiten sie sich erst gar nicht aus.
Lösung: Man friert die Zellen möglichst schnell ein. Das erreicht man schon, indem man sie in einem Kühlschrank stellt, der minus 80 Grad kalt ist und nicht minus 20 Grad (das entspricht etwa einem vier Sterne Gefrierfach eines Haushaltskühlschrank).
Nicola zeigt mir den Unterschied. Er füllt zwei Tubes mit Wasser. Einen stellt er in den minus 80 Grad kalten Gefrierschrank, einen in den mit minus 20 Grad. Nach fünf Minuten holt er beide raus. Das Wasser aus dem wärmeren Schrank ist noch flüssig, das aus dem kälteren fest gefroren.
Merke: Je schneller etwas eingefroren wird, desto weniger und desto kleinere Kristalle bilden sich.
Minus 80 Grad ist auch für die Langzeitlagerung besser geeignet. Denn auch wenn wir uns im Minusbereich der Celsius-Skala befinden, minus 20 Grad ist eben deutlich wärmer als minus 80 Grad. Wir sind noch ziemlich weit vom absoluten Nullpunkt weg (minus 273 Grad Celsius), bei dem (theoretisch) jedes Atom zum Stillstand kommt.
Durch unsere Fixierung auf die Celsiusskala und den Gefrierpunkt von Wasser, übersieht man leicht, dass zwischen minus 80 Grad und minus 20 Grad schon noch ein deutlicher Unterschied besteht. Man denkt vielleicht: “Okay, das Wasser ist gefroren, was soll sich da jetzt noch bewegen, ist doch egal, ob etwas minus 80 oder minus 20 Grad hat.”
Schaut man aber auf die Kelvinskala (die Temperaturskala, die Wissenschaftler normalerweise verwenden), verschwindet das Minus-Zeichen. Dann sind es entweder 193 oder 253 Grad Kelvin (minus 80 bzw. minus 20 Grad Celsius). Das verdeutlicht schon eher, dass das eine tatsächlich 60 Grad wärmer ist als das andere. Und dass bei 253 Grad Kelvin mehr Energie im System steckt (die auch in einer so kalten Zelle noch mehr Prozesse unterhält) als bei 192 Grad Kelvin (und sie damit altern lässt, wenn auch extrem langsam).
Wie groß hier das Ausmaß der Zerstörung durch die Eiskristalle ist, ist noch nicht raus. Es gab 30 Stämme, etwa zwei bis drei Monate Arbeit. Die ersten Wachstums-Versuche zeigen, dass sie ziemlich gelitten haben. Zum Glück gibt es aber “Backups” dieser Stämme. Die lagern bei vier Grad – Celsius, nicht Kelvin.
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