Vielen kranken Menschen könnte geholfen werden, wenn es mehr Spenderorgane geben würde. Mediziner suchen deshalb intensiv nach Alternativen – auch im Tierreich.

Stuttgart - Organtransplantationen retten Jahr für Jahr viele Menschenleben, doch es könnten weit mehr sein, wenn es mehr Spenderorgane geben würde. Herz, Leber, Lunge oder Niere - der Bedarf übersteigt bei weitem die Zahl der Organe, die zur Verfügung stehen. So beträgt beispielsweise die Wartezeit auf ein Herz im Durchschnitt zwischen 6 und 24 Monate. Die traurige Konsequenz ist, dass viele Patienten sterben, während sie auf ein passendes Transplantat warten. Ein Ausweg, dem Forscher schon seit rund hundert Jahren nachgehen, könnte der Einsatz von Tieren als Organgeber sein, die sogenannte Xenotransplantation (nach dem griechischen xenos = fremd). Organe vom Schwein stehen hier an erster Stelle. Ein wichtiger Schritt in Richtung Xenotransplantation wurde nun mit Unterstützung deutscher Forscher getan: Wissenschaftler der National Institutes of Health in Bethesda, USA, ist es gelungen, ein Schweineherz im Körper eines Affen 945 Tage schlagen zu lassen, mehr als doppelt so lang wie jemals zuvor.

 

Die Wissenschaft beschäftigt sich seit vielen Jahren mit dem Schwein als potentiellem Organspender, da seine Organe eine recht große Ähnlichkeit mit menschlichen Organen haben. Zudem gibt es mit dem Schwein als Zucht- und Schlachttier große Erfahrungen. Innerhalb kurzer Zeit lassen sich viele Nachkommen heranziehen, was zum Beispiel bei Affen, die dem Menschen entwicklungsgeschichtlich und soziologisch näher stehen, nicht der Fall ist. Beim Einsatz von tierischen Organen sind die Operationen für Patient und Mediziner gut planbar und die Organe selbst sind in einem guten Zustand. Diesen unbestreitbaren Vorteilen stehen die Risiken gegenüber, die bis jetzt noch nicht vollständig beherrschbar sind. Sie betreffen in erster Linie die Abwehrreaktionen gegenüber dem speziesfremden Organ, die Unterschiede in physiologischer Hinsicht – d.h. ob das tierische Organ genauso gut und lange arbeitet wie das menschliche Teil - und die mikrobiologische Sicherheit, also z.B. die mögliche Übertragung von Viren. Forscher in aller Welt arbeiten an den verschiedenen Risikoaspekten, die eine Xenotransplantation mit sich bringt. „Natürlich wäre es wünschenswert, ein fast unendliches Reservoir an genetisch manipulierten und für Menschen gut verträglichen Schweineherzen zu haben“, meint etwa Brigitte Stiller, Ärztliche Direktorin der Klinik für Kinderkardiologie am Universitäts-Herzzentrum Freiburg/Bad Krozingen. Sie sieht allerdings noch viele Fragen ungeklärt.

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Abstoßungsreaktionen als Hürde

Die Abstoßungsreaktionen zwischen dem Spenderorgan und dem Empfänger gelten bislang als kaum überwindbare Hürde. Sie verhindern, dass ein fremdes Organ im Körper auf Dauer überleben kann. Das Immunsystem reagiert normalerweise mit mehreren Schritten äußerst heftig auf speziesfremdes Gewebe und zerstört es schließlich. Um dieses Problem näher untersuchen zu können, wird beispielsweise ein Herz vom Schwein in die Bauchhöhle von Affen – deren eigenes Herz ganz normal weiter arbeitet – transplantiert und dort an den Blutkreislauf angeschlossen. Nun kann man beobachten, wie das Immunsystem des Affen mit dem fremden Organ umgeht und wie lange dieses überlebt. Die Methoden der modernen Gentechnik eröffnen den Forschern neue Möglichkeiten, die Abstoßungsreaktionen in den Griff zu bekommen. Sie können zum Beispiel bestimmte menschliche Gene in die DNA der Schweine einschleusen, so dass die Schweinezellen ein wenig mehr Ähnlichkeit mit menschlichen Zellen bekommen. Auf diese Weise hofft man, das Immunsystem des Empfängers auszutricksen.

An derartigen Arbeiten sind Forscher vom Gen-Zentrum der Ludwig-Maximilian-Universität München unter der Leitung von Eckhard Wolf beteiligt, die auch zum Sonderforschungsbereich Xenotransplantation der Deutschen Forschungsgemeinschaft gehören. Es war ihre genetische Modifikation des Spenderorgans, die zum bislang längsten Überleben eines transplantierten Schweineherzens bei den amerikanischen Kollegen in Bethesda führte. Sie statteten die Blutgefäßzellen des Schweins mit dem menschlichen Eiweiß Thrombomodulin aus. Dieses spielt eine wichtige Rolle bei der Hemmung der Blutgerinnung. Zusammen mit einem Partnermolekül im Blut verhindert es, dass es zu gefährlichen Gerinnseln kommt, wenn das Blut des Affen durch das Schweineherz fließt. Blutgerinnsel würden die Abstoßung des fremden Organs beschleunigen. Die „Herzspende“ aus München verhielt sich ausgesprochen kooperativ im Bauch des Pavians und schlug mehr als zweieinhalb Jahre in seinem Körper.

Aufbruchstimmung unter Wissenschaftlern

Dieser Erfolg wird von den amerikanischen Wissenschaftlern als ein wichtiger Schritt auf dem Weg zum Ziel gewertet, eines Tages tierische Organe als Therapieoption für schwerkranke Menschen nutzen zu können. Der renommierte Herzchirurg Bruno Reichart , der seit 2012 Sprecher des Sonderforschungsbereichs Xenotransplantation ist, konnte kürzlich auf einem Kongress in Melbourne geradezu eine Aufbruchsstimmung unter den Teilnehmern feststellen: „Auf manchen Gebieten wie z.B. bei den Inselzellen geht es extrem voran“, sagt er. Inselzellen sind Zellansammlungen in der Bauchspeicheldrüse, die Insulin produzieren. Typ-1-Diabetiker könnten von einer Übertragung der Inselzellen profitieren, aber auch hier mangelt es an menschlichen Gewebespendern. Seit einiger Zeit forschen Wissenschaftler daran, die Inselzellen von Schweinen mit einer speziellen Technik zu verkapseln, so dass die Schweinezellen nach der Transplantation nicht in direkten Kontakt mit dem menschlichen Abwehrsystem kommen, sondern nur das von ihnen produzierte Insulin in den Körper gelangt.

Neben den Abstoßungsreaktionen des Immunsystems gibt es noch weitere Schwierigkeiten, die die Forscher in den Griff bekommen müssen, ehe die tierischen Organe eine echte Alternative zum menschlichen Transplantat werden. So existieren beispielsweise in der Schweine-DNA Erbinformationen für bestimmte Viren. Niemand weiß, wie sich diese nach einer Organübertragung verhalten werden. Einer Forschergruppe der Bostoner Harvard Universität gelang es vor einigen Monaten, diese Viren-Partikel aus den Schweinezellen zu entfernen. Nun könnten virusfreie Tiere gezüchtet werden, die als Organgeber in Frage kommen. Bruno Reichart meint dazu: „Bis jetzt gibt es keine Anzeichen für eine Übertragung. Vielleicht können diese Viren den Menschen nicht infizieren und man muss sie gar nicht aus dem Schweine-Genom rausnehmen.“

Die Kardiologin Brigitte Stiller ist eher skeptisch, wenn es um Schweineorgane geht: „Ich bin nicht sicher, ob die Xenotransplantation bezüglich der Behandlung der terminalen Herzinsuffizienz wirklich jemals in die Routine einziehen wird.“ Für sie steht die Xenotransplantation im Wettstreit mit der Weiterentwicklung von mechanischen Herzunterstützungssystemen. Auch hier mache die Forschung große Fortschritte. „Ich kann mir eher vorstellen, dass die sogenannten Kunstherzen und Unterstützungssysteme das Rennen machen werden. Dies scheint mir für die tägliche klinische Routine eher realisierbar zu werden.“

Transplantation von Fremdorganen

Begriff
Xenotransplantation leitet sich vom griechischen Wort xenos, fremd ab. Es bezeichnet also die Verpflanzung von Organen einer Tierart in den Körper einer anderen Art.

Geschichte
Bereits im 17. und 18. Jahrhundert wurden Bluttransfusionen vom Tier auf den Menschen durchgeführt. Im 19. Jahrhundert wurde erstmals Haut transplantiert – das Gewebe kam vom Frosch. Vor mehr als hundert Jahren, 1905, übertrug der Franzose Princeteau dann Teile einer Kaninchenniere einem Mädchen, das an Urämie litt. 1909 erfolgte die Transplantation einer Niere vom Rhesusaffen auf eine Patientin. Die Patienten starben allerdings jedes Mal kurz nach der Operation, da die Abstoßungsreaktionen nicht in den Griff zu bekommen waren.

Erfolge
Nachdem in den 1960er Jahren Mittel entwickelt wurden, die das Immunsystem unterdrücken, wurde 1969 die Übertragung einer Schimpansen-Niere in die Oberschenkelbeuge eines Patienten möglich. Er überlebte mit der Kombination verschiedener Medikamente neun Monate. 1992 wurden erstmals Organe vom Schwein verpflanzt – mit tödlichem Ausgang für die Patienten. Trotz besserer Medikamente und dem wachsenden Wissen über die Abstoßungsreaktionen scheiterten bisher alle Xenotransplantationen.