Kryokonservierung | Ärzte & Behandlungsinfos

Der Begriff Kryokonservierung (englisch: Cryopreservation) setzt sich aus dem griechischen „kryos“ für Kälte und dem lateinischen „conservare“ für erhalten zusammen. Gemeint ist das Haltbarmachen von Zellen oder Gewebe bei extrem niedrigen Temperaturen. In der Reproduktionsmedizin geht es vor allem um Keimzellen, also Ei- und Samenzellen, um befruchtete Eizellen sowie um Gewebeproben aus Eierstock und Hoden.

Die Lagerung erfolgt in speziellen Tanks mit flüssigem Stickstoff bei minus 196 Grad. Bei dieser Kälte kommen alle biologischen Vorgänge in der Zelle praktisch zum Stillstand: Stoffwechsel, Alterung und der Abbau der Erbsubstanz (DNA) setzen aus. Zellen und Gewebe lassen sich so über lange Zeiträume aufbewahren, nach heutigem Wissen ohne Qualitätsverlust durch die Lagerdauer selbst. Wie gut die Zellen die Kälte und das spätere Auftauen überstehen, hängt jedoch vom Zelltyp und vom Verfahren ab. Nicht jede eingefrorene Zelle ist danach noch entwicklungsfähig.

Das zentrale Problem beim Tiefgefrieren ist die Bildung von Eiskristallen. Zellen bestehen zu einem großen Teil aus Wasser. Gefriert es, können scharfkantige Eiskristalle die Zellhülle und das Zellinnere verletzen. Um die Eiskristallbildung zu verhindern, setzen Fachleute Kryoprotektiva ein. Diese Schutzlösungen wirken ähnlich wie ein Frostschutzmittel: Sie entziehen den Zellen Wasser und ersetzen es teilweise.

Grundsätzlich gibt es zwei Verfahren. Beim langsamen Verfahren (Slow Freezing) kühlt ein Gerät die Zellen schrittweise und kontrolliert ab. Dabei kommt eine geringere Menge an Schutzlösung zum Einsatz. Diese Methode wird heute vor allem für Spermien und Gewebeproben genutzt.

Bei der Vitrifikation werden die Zellen mit einer hohen Konzentration an Schutzlösung versetzt und anschließend in Sekundenbruchteilen tiefgekühlt. Das Zellinnere erstarrt dabei glasartig (lateinisch „vitrum“ = Glas), ohne dass sich Kristalle bilden. Für Eizellen und Embryonen ist dieses Verfahren heute Standard, da deutlich mehr Zellen das Auftauen unbeschadet überstehen als beim langsamen Verfahren.

Für eine Schwangerschaft braucht es eine befruchtungsfähige Eizelle und ein befruchtungsfähiges Spermium. Ist eine davon nicht funktionsfähig, kann keine Schwangerschaft entstehen. Droht eine Unfruchtbarkeit oder ist sie absehbar, lassen sich gesunde Zellen vorsorglich für später sichern. Die Gründe dafür sind medizinischer oder persönlicher Natur.

Medizinische Gründe

Vor bestimmten medizinischen Behandlungen ist das Einlagern von Ei- oder Samenzellen ein wichtiger Baustein zur Erhaltung der Fruchtbarkeit.

Dazu zählen vor allem eine Chemotherapie mit keimzellschädigenden Medikamenten und eine Strahlentherapie im Becken- oder Bauchbereich. Auch Operationen an Eierstöcken oder Hoden sowie einige Therapien bei Autoimmunerkrankungen können die Keimzellen dauerhaft schädigen. Werden Eizellen oder Spermien vor Beginn der Therapie gesichert, bleibt die Chance auf ein leibliches Kind erhalten. Wichtig ist, das Thema möglichst früh nach der Diagnose anzusprechen, denn manche Verfahren benötigen etwa zwei Wochen Vorlauf.

Gründe bei Frauen

Die Unfruchtbarkeit setzt natürlicherweise im Klimakterium (Wechseljahre) ein. Die Perimenopause, die Phase kurz vor dem Ausbleiben der Menstruation tritt durchschnittlich mit 47,5 Jahren ein

• Persönliche Entscheidungen der Frauen, wie Karriereplanung und Verhütung, oder auch Stress spielen eine Rolle bei der individuellen Familienplanung.
• Die erste Schwangerschaft tritt demnach für viele Frauen erst in immer späteren Lebensabschnitten ein. Die Anzahl und die Qualität der Eizellen nehmen ab dem ca. 35. Lebensjahr stetig ab.
• Um später befruchtungsfähige Eizellen sicher verfügbar zu haben, können sich Frauen Eizellen entnehmen und einlagern lassen (Social Freezing).

Gründe für Männer

• Eine verfrühte Unfruchtbarkeit bei Männern tritt zum Beispiel durch erhöhten Alkohol- oder Nikotinkonsum sowie durch eine starke Verengung der Samenleiter auf.
• Krebserkrankungen, zum Beispiel Hodenkrebs, werden mit einer Entfernung des erkrankten Hoden behandelt. Zudem kommen bei zahlreichen Krebserkrankungen bestimmte Chemotherapeutika zum Einsatz, die zu einer Zeugungsunfähigkeit führen können.
• Auch vor einer geplanten Sterilisation (Vasektomie) lassen manche Männer vorsorglich Sperma einlagern. Sind die Samenleiter verschlossen oder enthält der Samenerguss keine Spermien, lassen sich Spermien unter Umständen direkt aus Hodengewebe gewinnen und kryokonservieren.

Eingefroren werden können unbefruchtete und befruchtete Eizellen, Spermien sowie Gewebeproben aus Eierstock oder Hoden. Je nach Zellart unterscheidet sich der Ablauf.

Bei Keimzellen (unbefruchtet) müssen sie die Eizellen zunächst in einem IVF- oder ICSI-Verfahren mit den Spermien befruchten.

Während die Kryokonservierung bei männlicher Spermien relativ simpel ist, ist die Konservierung von weiblichen Eizellen schwieriger. Der Grund ist der Wassergehalt der Eizelle.

Die Schwangerschaftsraten sind nach der Befruchtung kryokonservierter unbefruchteter Eizellen zwar geringer als bei der Verwendung von frisch entnommenen Eizellen. Jedoch hat das Vitrifikations-Verfahren die Ergebnisse deutlich verbessert.

Unbefruchtete Eizellen

Vor der Entnahme regen Hormonspritzen die Eierstöcke etwa zehn bis vierzehn Tage lang an, damit mehrere Eizellen gleichzeitig heranreifen. Anschließend werden die Eizellen in einer kurzen Narkose ultraschallgesteuert über die Scheide aus den Eierstöcken abgesaugt (Follikelpunktion). 

Die Konservierung der weiblichen Eizelle ist anspruchsvoller als die von Spermien. Die Eizelle ist die größte Zelle des menschlichen Körpers, enthält viel Wasser und besitzt empfindliche Strukturen für die Verteilung der Chromosomen. Erst die moderne Schnellgefriertechnik hat die Ergebnisse deutlich verbessert.

Spermien

Das Einfrieren von Spermien ist vergleichsweise unkompliziert. Die Spermien stammen in der Regel aus einer Ejakulatprobe, die in mehreren Portionen eingelagert wird. Enthält der Samenerguss keine Spermien, entnehmen Urologinnen und Urologen in einem kleinen Eingriff Gewebe aus dem Hoden (testikuläre Spermienextraktion, TESE). Da für eine ICSI ein einzelnes Spermium pro Eizelle genügt, reichen oft schon wenige Spermien aus.

Befruchtete Eizellen

Bei einer IVF (In-vitro-Fertilisation) oder ICSI entstehen manchmal mehr befruchtete Eizellen, als in einem Zyklus übertragen werden sollen. In Deutschland werden diese wegen der Vorgaben des Embryonenschutzgesetzes häufig im sogenannten Vorkernstadium eingefroren.

In diesem Stadium ist die Eizelle bereits befruchtet, die Erbanlagen von Ei- und Samenzelle sind aber noch nicht verschmolzen. Rechtlich gilt sie damit noch nicht als Embryo. Daneben können auch die überschüssigen Embryonen eingelagert werden, die sich bereits weiterentwickelt haben, aber nicht übertragen wurden.

Gewebe aus dem Eierstock

Die Kryokonservierung von Eierstockgewebe ist vor allem dann eine Option, wenn vor einer Krebstherapie keine Zeit für eine Hormonstimulation bleibt, oder bei Mädchen vor der Pubertät. Im Rahmen einer Bauchspiegelung entnehmen Ärztinnen und Ärzte Teile der Eierstockrinde, in der sich zahlreiche unreife Eizellen befinden.

Das Gewebe wird anschließend kryokonserviert. Nach überstandener Erkrankung kann das Ovarialgewebe zurückverpflanzt werden. Häufig nimmt es dann seine Hormonproduktion wieder auf, und Schwangerschaften auf natürlichem Weg sind möglich. Bei einigen Krebsarten, etwa Leukämien, besteht jedoch das Risiko, mit dem Transplantat Tumorzellen zurückzuübertragen.

Ob das Verfahren infrage kommt, entscheiden die behandelnden Fachleute daher im Einzelfall.

Möchte ein Paar das eingefrorene Material nutzen, folgt ein sogenannter Kryo-Zyklus. Die Zellen werden dazu aufgetaut und im Labor weiterbehandelt. Unbefruchtete Eizellen müssen zunächst mit den Spermien des Partners befruchtet werden, in der Regel per ICSI. Befruchtete Eizellen kultivieren Fachleute im Brutschrank einige Tage weiter, bis sie das Blastozystenstadium erreichen. Anschließend überträgt die Ärztin oder der Arzt einen Keim mit einem dünnen Katheter in die Gebärmutter (Embryotransfer). Die Gebärmutterschleimhaut wird vorher im natürlichen Zyklus oder mit Hormonen auf die Einnistung vorbereitet.

Beim Auftauen überleben nicht alle Zellen. Wie viele den Prozess überstehen und sich weiterentwickeln, ist individuell unterschiedlich. Ein Teil der kryokonservierten Zellen eignet sich daher nicht für den Transfer. Kryokonservierte Eizellen führen deshalb nicht in jedem Fall zu einer Schwangerschaft.

Die Forschung auf diesem Gebiet ist weit fortgeschritten. In Deutschland bieten zahlreiche Zentren und Kliniken das Verfahren an. Nach dem Transfer aufgetauter Embryonen sind die Schwangerschaftsraten heute ähnlich hoch wie nach einem Transfer ohne vorheriges Einfrieren. Bei unbefruchteten Eizellen liegen die Chancen etwas niedriger als mit frisch gewonnenen Eizellen, haben sich durch die Schnellgefriertechnik aber deutlich verbessert. Den größten Einfluss haben das Alter der Frau zum Zeitpunkt der Gewinnung und die Zahl der eingelagerten Eizellen. Eine Garantie für eine Schwangerschaft gibt es nicht.

Zur Gesundheit sogenannter Kryo-Kinder liegen inzwischen umfangreiche Daten vor. Ein erhöhtes Risiko für Fehlbildungen ließ sich bislang nicht nachweisen. Studien zeigen nach einem Kryo-Transfer jedoch ein etwas höheres Geburtsgewicht und, je nach Vorbereitung der Gebärmutterschleimhaut, ein leicht erhöhtes Risiko für Bluthochdruck in der Schwangerschaft. Die Langzeitbeobachtung dauert an.

Für Paare in der Frühphase ihrer Lebensplanung schafft die Methode zeitliche Flexibilität.

Ob die Krankenkasse die Kosten übernimmt, hängt vom Anlass ab.

Seit Juli 2021 zahlen die gesetzlichen Krankenkassen die Aufbewahrung von Eizellen, Spermien und Keimzellgewebe, wenn eine keimzellschädigende Therapie wie eine Krebsbehandlung ansteht.

Der Anspruch gilt für Frauen bis zum 40. und für Männer bis zum 50. Geburtstag. Er umfasst die Gewinnung, die Aufbereitung und die Aufbewahrung der Zellen, nicht aber die spätere Behandlung mit den aufgetauten Zellen.

Für ein vorsorgliches Einlagern ohne medizinischen Grund und für die Aufbewahrung überzähliger befruchteter Eizellen nach einem abgeschlossenen Behandlungszyklus tragen Betroffene die Kosten in der Regel selbst. Dazu zählen Hormonbehandlung, Gewinnung und Einfrieren sowie jährliche Lagergebühren.

Private Krankenversicherungen regeln die Erstattung unterschiedlich. Ein schriftlicher Kostenvoranschlag des Kinderwunschzentrums schafft Klarheit.

Das Einlagern von Eizellen, Spermien und befruchteten Eizellen ist in Deutschland erlaubt. Wichtige Grundlage ist das Embryonenschutzgesetz. Es legt unter anderem fest, dass nur so viele Eizellen befruchtet werden dürfen, wie innerhalb eines Zyklus übertragen werden sollen. Zudem verbietet es die Verwendung von Spermien eines verstorbenen Mannes. Auch die Eizellspende ist in Deutschland nicht erlaubt.

Für die Verwendung eingefrorener Zellen bei einer künstlichen Befruchtung ist eine schriftliche Einverständniserklärung erforderlich. Bei befruchteten Eizellen müssen Frau und Mann schriftlich zustimmen. Lagerdauer, Kosten und den Umgang mit nicht mehr benötigten Zellen regelt ein Vertrag mit dem Zentrum.

Ansprechpartner sind Kinderwunschzentren und reproduktionsmedizinische Praxen.

Dort arbeiten Fachärztinnen und Fachärzte für Frauenheilkunde und Geburtshilfe mit dem Schwerpunkt Gynäkologische Endokrinologie und Reproduktionsmedizin sowie Fachleute aus Andrologie und Urologie. Bei einer Krebserkrankung lohnt sich der Kontakt zu einem Zentrum des Netzwerks FertiPROTEKT.

Viele dieser Zentren sind an ein Universitätsklinikum angebunden und arbeiten eng mit den behandelnden Onkologinnen und Onkologen zusammen. So lässt sich eine Behandlung zur Fruchtbarkeitserhaltung ohne Verzögerung der Krebstherapie planen.