#Xenotransplantation von Schweinenieren

Angesichts des Mangels an menschlichen Spenderorganen suchen Wissenschaftler nach Möglichkeiten, Organe von Tieren in Menschen zu transplantieren. Um Daten zur Machbarkeit und Sicherheit zu gewinnen, haben Forscher nun einen unkonventionellen Ansatz gewählt: Sie transplantierten zwei Schweinenieren in einen hirntoten menschlichen Empfänger. Dank genetischer Modifikationen des Spenderschweins wurden die Nieren nicht abgestoßen. Zudem produzierten sie nach kurzer Zeit Urin – wenn auch ihre Filterleistung noch unzureichend war. Die Ergebnisse ebnen den Weg für Transplantationen in lebende Menschen.

Viele schwerkranke Menschen weltweit warten vergeblich auf ein Spenderorgan: Die Wartelisten sind lang, die Anzahl der Spenderorgane gering. Seit langem suchen Forscher daher Möglichkeiten, tierische Organe für Menschen zu nutzen. Jüngste Fortschritte in der Gentechnik ermöglichen inzwischen, die Spendertiere – meist Schweine – so zu verändern, dass der menschliche Körper das tierische Organ nicht abstößt. Im Januar 2022 konnte so erfolgreich ein Schweineherz in einen menschlichen Patienten transplantiert werden, der ohne das Spenderorgan gestorben wäre. Weiterhin sind aber viele Fragen zur Machbarkeit und Sicherheit solcher Xenotransplantationen offen.

Hirntoter als Modellorganismus

Aus ethischen Gründen können solche Fragen normalerweise nicht an lebenden Menschen geklärt werden. Gerade in Fällen, in denen der Patient auch ohne das Spenderorgan weiterleben kann – etwa durch Dialyse bei einer Nierenschädigung – wäre es ohne weitere Sicherheitsstudien nicht vertretbar, das Risiko einer Xenotransplantation einzugehen. Tiermodelle haben allerdings nur eine sehr begrenzte Aussagekraft.

Ein Team um Paige Porrett von der University of Alabama at Birmingham berichtet nun von einer unkonventionellen Lösung für dieses Problem: Als „Modellorganismus“ für eine Nierentransplantation vom Schwein in den Menschen nutzten sie einen hirntoten Menschen. „Obwohl ein hirntoter Körper ein feindliches Umfeld für das transplantierte Organ dargestellt und so nur eine eingeschränkte Bewertung der Nierenfunktion möglich ist, ermöglicht das Modell, zahlreiche Risiken besser einzuschätzen“, erklären die Forscher. „Das erleichtert, in Zukunft klinische Phase-1-Studien an lebenden Menschen zu entwickeln.

Gentechnisch veränderte Schweinenieren

Der Organempfänger war ein 57-jähriger Mann, der vor seinem Tod erklärt hatte, dass er seine Organe zu Transplantations- und Forschungszwecken spenden wolle. Mit Einwilligung der Angehörigen wählten die Forscher ihn für ihre Studie aus. Nach seinem Hirntod im Herbst 2021 erhielten sie seine Vitalfunktionen maschinell aufrecht, entnahmen beide Nieren des hirntoten Empfängers und transplantierten ihm die Nieren eines 13 Monate alten Schweins, das speziell für die Organspende gezüchtet worden war.

Damit die Schweinenieren im menschlichen Körper nicht abgestoßen werden, war das Spenderschwein gentechnisch verändert worden: Vier Schweinegene hatten die Forscher ausgeschaltet, darunter drei, die eine Antikörperreaktion des menschlichen Immunsystems verursachen und eines, das für übermäßiges Gewebewachstum verantwortlich wäre. Außerdem hatten sie sechs menschliche Gene eingefügt, um Abstoßungsreaktionen zu verhindern. Um vorab einschätzen zu können, ob das menschliche Immunsystem die neuen Organe akzeptiert, führten sie eine sogenannte Kreuzprobe durch, mit der sie sicherstellten, dass im Blutserum des Empfängers keine Antikörper gegen das Spendergewebe vorhanden sind.

Erste Erfolg und offene Fragen

Tatsächlich gelang es den Forschern, die Schweinenieren in den menschlichen Empfänger zu transplantieren, ohne dass es zu einer akuten Abstoßungsreaktion kam. „Die Niere färbte sich schön rosa und innerhalb von 23 Minuten begann sie, Urin zu produzieren“, beschreibt Porretts Kollegin Jayme Locke. Die Nieren blieben lebensfähig, bis das Experiment nach 74 Stunden beendet wurde. Wie erhofft fanden die Forscher im Blut des Empfängers keine Zellen, die vom Schwein stammten, und auch keine Hinweise darauf, dass Retroviren vom Schwein auf den menschlichen Empfänger übertragen worden wären.

„Unsere Studie lässt den Schluss zu, dass die wichtigsten Hindernisse für die Xenotransplantation beim Menschen überwunden wurden“, verkünden die Forscher. Zugleich verdeutliche die Studie aber auch, dass noch weitere Fragen offen sind. So entdeckten die Forscher in Gewebeproben aus den transplantierten Nieren winzige Blutgerinnsel, deren Ursachen und Bedeutung bislang noch nicht vollständig geklärt sind. Auch die Funktion der Nieren war nicht ganz wie erhofft: Zwar produzierten die transplantierten Organe Urin, doch es gelang ihnen nicht, Kreatinin aus dem Blut herauszufiltern, was eine wichtige Aufgabe gesunder Nieren ist. Eine mögliche Ursache dafür ist aus Sicht der Forscher, dass die Nieren in einem hirntoten Körper schlechter arbeiten konnten als es bei einem lebenden Empfänger möglich wäre.

„Der Versuch, die Funktion im Angesicht des Hirntodes festzustellen, wird immer eine Herausforderung sein“, sagte Locke. „Letztendlich müssen wir eine klinische Studie der Phase I durchführen, in der wir Nieren in einen lebenden Menschen transplantieren, wo die Bedingungen für die Erholung der Nieren günstiger sind.“

Quelle: Paige Porrett (University of Alabama at Birmingham) et al., American Journal of Transplantation, doi: 10.1111/ajt.16930

© wissenschaft.de – Elena Bernard