Welchen Nutzen kann Second Brother der Menschheit bringen, indem es ein Schweineherz in einen lebenden menschlichen Körper transplantiert?

Wichtige Punkte

★ Jedes Jahr können weltweit weniger als 10 % der Menschen, die eine Organtransplantation benötigen, Organe von menschlichen Spendern erhalten.

★ Bei der weltweit ersten Transplantation geneditierter Schweineherzen konnten erste Erfolge erzielt werden, die Langzeitwirkungen bleiben jedoch abzuwarten.

Anfang 2022 überbrachte die medizinische Fachwelt eine schockierende Nachricht: Das University of Maryland Medical Center hatte einem 57-jährigen männlichen Herzpatienten erfolgreich ein geneditiertes Schweineherz transplantiert. Dies ist die weltweit erste Transplantation eines genetisch veränderten Schweineherzens an einen Menschen. Eine Xenotransplantation war bisher noch nie erfolgreich. Dem Patienten ging es fünf Tage nach der Operation gut.

Vor die Wahl gestellt, zu sterben oder ein Schweineherz zu bekommen, steckte ein todkranker Herzpatient den Schlüssel zu seinem Leben in die Xenotransplantationsöffnung. Ob der Originalschlüssel mit einem „hochwertigen Schlossimitat“ abgeglichen werden kann, wird in der nächsten Zeit im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit der medizinischen Gemeinschaft und sogar der gesamten Gesellschaft stehen. Warum Schweineherzen verwendet werden und welches Risiko die Patienten tatsächlich tragen, sind ebenfalls interessante Fragen.

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Warum wurde „Second Brother“ ausgewählt?

Nach allgemeinem Verständnis sollten Primaten wie Orang-Utans und Paviane, die dem Menschen in Art, Physiologie und Anatomie sehr ähnlich sind, die erste Wahl für eine allogene Transplantation sein. Aber warum hat das medizinische Zentrum diesmal Paarhufer für seine Forschung ausgewählt? Wissenschaftler haben drei Antworten auf diese Frage:

Erstens sind Primaten wie Gorillas und Paviane, die „ entfernte Verwandte “ des Menschen sind, Träger einiger Viren, die leichter auf den Menschen übertragbar sind . Darüber hinaus besteht bei der Transplantation von Primatenorganen auf Menschen eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass der Effekt von 1+1>2 eintritt und die Viren im menschlichen Körper zu tödlicheren Viren „aufgerüstet“ werden.

Je enger die Verwandtschaft, desto höher ist das Risiko der Krankheitsübertragung zwischen Arten. Das Bild zeigt einen Pavian. |TuChong Creative

Zweitens sind sich Schweine und Menschen hinsichtlich ihrer Essgewohnheiten, ihres Stoffwechsels, ihrer Körpertemperatur und ihrer Herzfrequenz ähnlicher. Gleichzeitig ähnelt das Schweineherz dem menschlichen Herzen in Größe, Gangverteilung und Leistungsabgabe. Darüber hinaus werden Schweine schon seit langem für die Xenotransplantation ausgewählt. Derzeit ist es gelungen, Herzklappen und Pankreaszellen von Schweinen in den menschlichen Körper zu übertragen. Schweinehaut wurde auch als temporäres Transplantat für Brandopfer verwendet.

Und schließlich brauchen Primaten wie Gorillas und Paviane zu lange, um eine Generation großzuziehen (durchschnittlich 10 Jahre), und in der Regel wird nur ein Junges geboren, was hohe Kosten für Fütterung und Überleben nach sich zieht. Schweine sind anders. Sie bringen jeweils nur einen Wurf zur Welt und können innerhalb eines Jahres erwachsen werden, wodurch sie sich besser für die gezielte Zucht und Reproduktion im großen Maßstab eignen.

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Warum Xenotransplantation?

Bei den uns geläufigsten Organtransplantationen handelt es sich um allogene Transplantationen , das heißt, es werden Organe menschlicher Spender bedürftigen Menschen transplantiert. Doch laut Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) können mit dieser Methode jährlich weniger als 10 % des weltweiten Bedarfs an Organtransplantationen gedeckt werden .

Nehmen wir China und die Vereinigten Staaten als Beispiele: In China sind derzeit etwa 300.000 Menschen registriert, die eine Organtransplantation benötigen, aber jedes Jahr können nur etwa 16.000 Organe erfolgreich transplantiert werden. In den Vereinigten Staaten liegt die Organtransplantationsrate bei etwa 20:1 und täglich sterben durchschnittlich 10 Menschen, weil sie nicht auf ein geeignetes Transplantationsorgan warten können. Der Mangel an Transplantationsorganen hat Wissenschaftler daher auf die kühne Idee der Xenotransplantation gebracht.

Wörtlich genommen handelt es sich bei der Xenotransplantation um die Transplantation oder Infusion lebender Zellen, Gewebe oder Organe von Tieren in den menschlichen Körper. Allerdings ist diese artenübergreifende Technologie mit großen Hindernissen konfrontiert: Das menschliche Immunsystem kann eine vollständige Abstoßungsreaktion auf fremde Gewebe oder Organe hervorrufen , die sogar tödliche Folgen haben kann.

Ärzte bereiten ein Schweineherz für eine Transplantation vor. Diese Art der Operation ist die erste ihrer Art auf der Welt. Dies ist eine große Herausforderung. |Medizinische Fakultät der University of Maryland

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Wie man mit Ablehnung umgeht

Bei allogenen Organtransplantationen kommt es bereits zu einer Abstoßungsreaktion, und die durch eine Xenotransplantation hervorgerufene Abstoßungsreaktion ist noch besorgniserregender.

Um bei dieser Operation die Abstoßungsreaktion zu unterdrücken und zu verhindern, dass das Immunsystem des Patienten das Herz des Schweins angreift, haben Wissenschaftler die Schweine genetisch verändert:

Sie schalteten bei Schweinen vier Gene aus, von denen drei Expressionsprodukte aufwiesen, die eine Immunabstoßung auslösen würden. Nach dem Ausschalten dieser Gene könnte die Abstoßungsreaktion abgeschwächt werden. Ein weiteres ausgeschaltetes Gen ist für die Kontrolle des Organwachstums und des Körpers von Schweinen verantwortlich und verhindert, dass das Herz zu groß wird. Während sie „den Ballast entfernten“, fügten die Wissenschaftler auch sechs menschliche Gene in Schweine ein, um die Blutgerinnung im Schweineherzen im menschlichen Körper zu verhindern und das Risiko einer Abstoßung zu verringern.

Geneditierte Ferkel zur Transplantation. |statnews

Die ersten 48 Stunden nach der Transplantation werden als hyperakute Abstoßungsphase bezeichnet, in der es beim transplantierten Organ zu Ischämie oder Nekrose kommen kann. Glücklicherweise hat der transplantierte Patient diese „lebensbedrohlichen“ 48 Stunden sicher überstanden. Obwohl er zur Aufrechterhaltung seiner kardiopulmonalen Funktion noch immer auf ECMO-Geräte angewiesen ist, hat das transplantierte Schweineherz begonnen, normal zu schlagen, und das medizinische Team wird dem Patienten dabei helfen, sich schrittweise von der Hilfsmaschine zu entwöhnen.

Bei Patienten, die die hyperakute Abstoßungsphase erfolgreich überstehen, kann es innerhalb weniger Tage bis Wochen nach der Transplantation zu komplexeren und schwereren zellulären Transplantatabstoßungsreaktionen kommen. Das gesamte Immunsystem wird mobilisiert, um „fremde ungebetene Gäste“ anzugreifen. Mit der Entwicklung der Gentechnik überwinden Wissenschaftler jedoch allmählich das Problem der Immunabstoßung bei der Xenotransplantation.

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Warum hat man sich für eine so risikoreiche Operation entschieden?

Bei den Patienten, die eine Schweineherztransplantation erhielten, war das ursprüngliche Herz vor der Operation nicht in der Lage, genügend Blut in den gesamten Körper zu pumpen, und sie waren zur Aufrechterhaltung ihrer kardiopulmonalen Funktion ausschließlich auf ein ECMO-Gerät angewiesen. **Bei schwerer Herzinsuffizienz und Herzrhythmusstörungen sind die Patienten für eine Organtransplantation nicht geeignet. **Für ihn war eine experimentelle Schweineherztransplantation mit unvorhersehbarem Ergebnis die einzige Möglichkeit, am Leben zu bleiben.

Die Xenotransplantationstechnologie ist bislang allerdings noch nicht für den Einsatz zugelassen, doch die „Compassionate Use“-Klausel der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) gibt den Patienten eine Chance. Wenn ein Patient an einer schweren oder lebensbedrohlichen Krankheit leidet und eine experimentelle Therapie die einzige Option ist, kann er die Umsetzung dieser Bestimmung beantragen und eine experimentelle Therapie durchführen. Dieser Patient erhielt am 31. Dezember 2021 eine Sondergenehmigung der FDA und nutzte die Gelegenheit zur Xenotransplantation.

Das Team, das die Operation durchgeführt hat. Die Operation wurde am 7. Januar Ortszeit an der University of Maryland School of Medicine durchgeführt. |Medizinische Fakultät der University of Maryland

Mittlerweile ist seit der Herztransplantation mehr als eine Woche vergangen. Da das neue Herz recht gut funktioniert, konnte der Patient am 5. Tag selbstständig atmen und sogar leise sprechen. Dies hat den behandelnden Arzt sehr zufrieden gestellt.

Ob es bei nachfolgenden Patienten zu Abstoßungsreaktionen kommt und ob das transplantierte Herz langfristig seine normale Funktion erfüllen kann, wird allerdings noch einige Zeit in Anspruch nehmen. **Diese Technologie hat noch einen langen Weg vor sich, bevor sie klinisch eingesetzt werden kann. **Aber Anfang 2022 gibt eine solch bahnbrechende Operation den Patienten, die unter Qualen auf eine Organtransplantation warten, immer noch Hoffnung.

Autor | Zhu Yehua

Rezensent | Lu Xiuyuan [Japan] Forscher am Institut für Immunologie, Universität Osaka

Herausgeber | Gao Peiwen

Quellen:

[1] https://www.theguardian.com/us-news/2022/jan/10/maryland-pig-heart-transplant-human-medical-first.

[2] https://www.umms.org/ummc/news/2022/first-successful-transplant-of-porcine-heart-into-adult-human-heart.

Dieser Artikel wird von „Science Facts“ (ID: Science_Facts) erstellt. Bei Nachdruck bitten wir um Quellenangabe.

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