Eine weitere gute Nachricht zur Organtransplantation bei Schweinen! Weltweit erste Schweinenierentransplantation erfolgreich abgeschlossen

Geschrieben von: Zhu Hengheng

Herausgeber: Wang Xinkai

Layout: Li Xuewei

Am 20. Oktober 2021 veröffentlichte die New York University in den Vereinigten Staaten eine Nachricht, die die Welt schockierte. Die weltweit erste Schweinenierentransplantation wurde am Langone Medical Center der New York University School of Medicine durchgeführt.

Berichten zufolge handelt es sich dabei um die erste an Menschen durchgeführte Xenotransplantationsstudie seit fast 30 Jahren, nachdem die klinische Xenotransplantation 1992 dringend eingestellt worden war. In diesem Jahr führte die Universität Pittsburgh zwei Lebertransplantationen bei Pavianen durch, und die Patienten lebten 70 bzw. 26 Tage. Darüber hinaus versuchte eine Frau in Los Angeles eine Schweinelebertransplantation, starb jedoch 34 Stunden nach der Operation.

Obwohl das Team um Professor Montgomery in der Abteilung für Transplantationschirurgie am NYU Langone Medical Center bekannt gab, dass die Operation ein Erfolg war, da es zu keiner Abstoßung der transplantierten Schweineniere gekommen sei und diese 54 Stunden lang normal funktioniert habe, wurden die Forschungsdaten zu dieser bedeutenden Operation nicht in einer von Experten begutachteten Zeitschrift veröffentlicht und die Öffentlichkeit ist nur begrenzt darüber informiert.

Kürzlich führte ein Forschungsteam unter der Leitung von Dr. Jayme Locke, Professor für Transplantationschirurgie an der Heersink School of Medicine der University of Alabama in Birmingham, auch eine Schweinenierentransplantation durch, bei der einem 57-jährigen hirntoten Mann eine geneditierte Schweineniere transplantiert wurde. Sie veröffentlichten außerdem die erste von Experten begutachtete Arbeit zur Nierentransplantation bei Schweinen und legten weitere Einzelheiten zur Xenotransplantation offen.

Die Studie mit dem Titel „Erste klinische Schweinenieren-Xenotransplantation unter Verwendung eines menschlichen Verstorbenenmodells“ wurde im American Journal of Transplantation veröffentlicht.

Langsam fortschreitende Xenotransplantation

Es ist bekannt, dass bei vielen unheilbaren Krankheiten wie Nierenversagen, Herzversagen usw. eine Organtransplantation die wirksamste Lösung ist und das Überleben des Patienten erheblich verlängern kann. Nehmen wir als Beispiel eine Nierenerkrankung im Endstadium: Wenn der Patient eine Dialysebehandlung erhält, besteht ein jährliches Sterberisiko von 5–15 %, und die 8-Jahres-Überlebensrate liegt bei etwa 35 %. Durch eine Nierentransplantation kann die Krankheit jedoch wirksam geheilt werden und die 10-Jahres-Überlebensrate des Patienten liegt bei fast 70 %.

Doch allein in den Vereinigten Staaten leiden 800.000 Menschen an Nierenversagen und mehr als 90.000 Menschen benötigen dringend eine Nierentransplantation. Allerdings erhalten jedes Jahr nur 25.000 Patienten geeignete Nieren und schließen die Operation ab, und die meisten der übrigen Patienten sterben schließlich an einer Verschlechterung ihrer Krankheit.

Da viele tierische und menschliche Organe gewisse Ähnlichkeiten aufweisen und tierische Organe sehr leicht zu beschaffen sind, versuchen viele Experten schon seit langem, das Problem des Organmangels durch Xenotransplantation zu lösen, doch dieser Prozess verlief nicht reibungslos.

Zwischen 1963 und 1964 versuchten Chirurgen der Tulane University, 13 Patienten mit Nierenversagen im Endstadium Schimpansennieren zu transplantieren. Da die Technologie der Nierendialyse damals noch nicht ausgereift war, waren diese Patienten zum Tode verurteilt. Doch trotz der engen Bindung zwischen Schimpansen und Menschen starben fast alle Tiere, die eine Nierentransplantation erhielten, innerhalb weniger Wochen.

Doch den Traum von der Xenotransplantation haben die Menschen nicht aufgegeben. Immerhin verlängerte eine Nierentransplantation bei eineiigen Zwillingen im Jahr 1954 das Leben der Patienten um acht Jahre. Dieser „Versuchung“ konnten viele Chirurgen nicht widerstehen.

(Quelle: Pixabay)

Im Jahr 1980 entdeckte man, dass Schweine möglicherweise eine bessere Quelle für Xenotransplantationen sein könnten, da sie 30 Jahre alt werden, ihre Organe in der Größe denen des Menschen ähneln und sie leicht zugänglich sind. Eine Reihe von Problemen im Zusammenhang mit der Immunabstoßung, die durch die Xenotransplantation verursacht werden, konnten jedoch nicht gelöst werden.

In den 2000er Jahren begannen viele Forscher damit, die Häufigkeit von Abstoßungen bei Xenotransplantationen durch die Verwendung von Gen-Editierungstechnologien zu reduzieren.

Revivcor ist ein Biounternehmen, das sich auf die Bereitstellung genetisch veränderter Schweine spezialisiert hat. Die Schweine des Unternehmens mit dem Namen UKidney werden speziell als Quelle für xenogene Nierentransplantationsspender verwendet. Insgesamt wurden 10 Gene des Spenderschweins verändert, darunter drei Gene, GGTA1, β4GalNT2 und CMAH, ausgeschaltet, da sie akute Abstoßungsreaktionen hervorrufen können. Ebenso wurde das Gen für den Schweinehormon-Wachstumsrezeptor ausgeschaltet, wodurch das Nierenwachstum bei den Empfängern verhindert wurde.

Abbildung | Gene, die ausgeschaltet und eingefügt werden müssen (Quelle: UAB)

Darüber hinaus wurden den Spenderschweinen sechs Gene eingebracht, darunter CD55, CD46, TBM, EPCR, HO1 und CD47. Unter ihnen können CD55 und CD46 die Komplementimmunität hemmen und die Fähigkeit von Antikörpern verringern, fremde Organismen anzugreifen. TBM und EPCR können die Gerinnungsfunktion regulieren und die Bildung einer mikrovaskulären Thrombose im Transplantat verhindern. und HO1 und CD47 sind immunregulatorische Gene, die Entzündungen in Xenotransplantaten reduzieren können.

Fortschritte in der Gen-Editierungstechnologie haben den Menschen der Xenotransplantation einen Schritt näher gebracht.

Details zur ersten Xenotransplantation einer Niere enthüllt

Obwohl das Aufkommen geneditierter Schweine Hoffnung auf eine Xenotransplantation gemacht hat, sind noch immer gründliche klinische Studien erforderlich, um die Risiken und Wissenslücken der Xenotransplantation zu schließen.

Können beispielsweise Schweinenieren die Arbeitsbedingungen aushalten, die im Körper eines erwachsenen Menschen herrschen? Sie sollten wissen, dass der arterielle Blutdruck von Nicht-Primaten und Schweinen deutlich niedriger ist als der von Erwachsenen. Nach der Transplantation in den menschlichen Körper ist dies also gleichbedeutend damit, über einen langen Zeitraum in einem Zustand hohen Blutdrucks zu arbeiten. Ebenso sind Daten zur hämodynamischen Stabilität während der Reperfusion nach Nierenxenotransplantation wichtig, um zu beurteilen, ob die Clearance von Entzündungsmediatoren aus den Xenotransplantaten einen Herz-Kreislauf-Kollaps auslösen kann. Darüber hinaus muss sorgfältig abgeklärt werden, ob während der Operation lebensbedrohliche Komplikationen auftreten können.

Zu diesem Zweck entnahmen die Forscher zunächst Nieren von sauberen Spenderschweinen, die unter sterilen Bedingungen aufgezogen wurden, und bereiteten sie dann für die Implantation auf die gleiche Weise vor, wie menschliche Nierenspender gelagert, transportiert und verarbeitet werden.

Dann führten die Forscher vor der Operation Kreuzproben-Kompatibilitätstests zwischen den hirntoten Empfängern und den Spendertieren durch, um zu bestätigen, dass die transgenen Schweinenieren gut zu den vorgesehenen Empfängern passten. Obwohl die Kreuzprobe zwischen Menschen für Nierentransplantationen gut etabliert ist, wurde der Gewebeabgleichstest zwischen Schwein und Mensch vom Forschungsteam unabhängig entwickelt und in diesem Experiment validiert.

Schließlich platzierten die Forscher die Spenderniere des Schweins an der anatomischen Position einer menschlichen Empfängerniere, verbanden sie mit der Nierenarterie, der Nierenvene und anderen Anhangsorganen und verabreichten dem hirntoten Patienten eine standardmäßige immunsuppressive Therapie.

Nach der Transplantation nahmen die Nieren ihre leuchtend rosa Farbe wieder an und begannen 23 Minuten später mit der Urinproduktion. Das Experiment dauerte insgesamt 3 Tage und die Nieren blieben bis zum Ende des Experiments 77 Stunden später am Leben.

Während des Experiments stellten die Forscher jedoch fest, dass nur eine Niere normal Urin produzierte, während die andere Niere keinen Urin produzierte. Außerdem erfüllen die urinproduzierenden Nieren nicht ihre normale Nierenfunktion und helfen nicht dabei, Kreatinin aus dem Blut zu entfernen. Derzeit sind sich die Forscher nicht sicher, warum es zwischen den beiden Nieren einen Unterschied im Urinvolumen gibt und warum die Niere, die normalerweise Urin produziert, nicht in der Lage ist, Kreatinin abzubauen.

Darüber hinaus stellten Pathologen bei der Überwachung der Nierenbiopsie fest, dass sich in den transplantierten Nieren zahlreiche unerklärliche kleine Blutgerinnsel befanden, und das Forschungsteam untersucht dies ebenfalls.

Die Veröffentlichung dieser Forschungsdetails bedeutet, dass die Xenotransplantation noch nicht wie von der Öffentlichkeit erwartet für die klinische Anwendung bereit ist und tatsächlich noch viele Unbekannte birgt. In Zukunft wird mehr klinische Forschung nötig sein, um eine Reihe von Problemen zu lösen, die durch die Xenotransplantation verursacht werden, damit die Menschheit wirklich davon profitieren kann.

Dr. Jayme Locke erklärt: „Die Verwendung hirntoter Modelle für klinische Studien ist noch immer mit zahlreichen Einschränkungen verbunden, beispielsweise der fehlenden Möglichkeit, die grundlegende Nierenfunktion zu messen. Der nächste Schritt ist die Durchführung einer klinischen Phase-I-Studie zur Transplantation von Schweinenieren in lebende Menschen. Ziel ist die Prüfung der Durchführbarkeit einer Xenotransplantation in einer Umgebung, die die Nierenregeneration fördert.“

Quellen:
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/ajt.16930
https://www.uab.edu/news/campus/item/12566-uab-announces-first-clinical-grade-transplant-of-gene-edited-pig-kidneys-into-brain-dead-human

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