Wie Schweine Menschen bei Lebertransplantationen helfen könnten

(SeaPRwire) –   Organtransplantationen retten Leben, aber gesunde Spenderorgane der richtigen Spender sind knapp, was der Grund ist, warum Wissenschaftler nach zuverlässigeren Methoden suchen, um kranke Organe zu ersetzen, die weniger vom Zufall abhängen und mehr von einigen der neuesten wissenschaftlichen Fortschritte.

Schweine bringen Hoffnung für die 10.000 Menschen in den USA, die derzeit auf eine Lebertransplantation warten. Am 18. Januar berichteten Forscher der University of Pennsylvania und der Biotechnologieunternehmen eGenesis und OrganOx über einen wichtigen Schritt zu einer potenziellen Lösung des Problems. Sie schlossen einen hirntoten Patienten an die Leber eines Schweins an, das das Blut des Mannes für drei Tage zirkulieren ließ.

“Es war erstaunlich für mich zu sehen, wie das System funktionierte”, sagt Dr. Abraham Shaked, Professor für Chirurgie an der University of Pennsylvania, der das Experiment überwachte. “Der hirntote Patient war außergewöhnlich stabil, und wir waren sehr überrascht zu sehen, dass die Schweineleber über drei Tage außerhalb des Körpers funktionierte und gut aussah.”

Die Wissenschaftler sagten, das Experiment am Patienten habe bewiesen, dass eine genetisch veränderte Schweineleber als vorübergehender Ersatz für eine menschliche Leber dienen könne. In diesem ersten Fall funktionierte die Leber des hirntoten Patienten weiter, aber die Forscher planen, das System an hirntoten Patienten zu testen, nachdem ihre Lebern entfernt wurden.

Die Hoffnung besteht darin, dass Schweinelebern eines Tages als vorübergehende Brücke dienen können, um Patienten auf der Transplantationsliste am Leben zu erhalten sowie Patienten mit beeinträchtigter Leber aufgrund von alkoholbedingten Erkrankungen, die Zeit brauchen, um sich selbst zu erholen.

Wie es funktioniert

Der Durchbruch ist eine Kombination mehrerer wissenschaftlicher Innovationen. Der Schweinedonor war ein Klon, der mit demselben Verfahren erzeugt wurde, das hervorbrachte. Die Klone wurden mit Schweinezellen erzeugt, die mit CRISPR-Technologie genetisch editiert wurden. Und die resultierende Schweineleber wurde an eine Perfusionsmaschine angeschlossen, die Blut zwischen dem hirntoten Patienten und der Schweineleber pumpte.

Shaked sagt, frühe Tests zeigten, dass die Schweineleber sich für drei Tage, die Dauer der Studie, sehr wie eine menschliche Leber verhielt – sie bezog Blut vom Patienten und produzierte Galle. Mike Curtis, CEO von eGenesis, das die genetisch veränderten Schweine erzeugte, sagt der Patient zeigte auch additive Effekte bei anderen Maßen der Leberfunktion wie Bilirubin- und Laktatspiegel, was darauf hindeutet, dass die Schweineleber zu dem beitrug, was die Leber des Patienten produzierte.

Überwindung der Abstoßung

Die Übertragung von Organen zwischen Tieren und Menschen – oder Xenotransplantation – ist seit den 1960er Jahren ein Heiliger Gral für Wissenschaftler. Aber viele solcher Studien sind aufgrund von Abstoßung gescheitert. Organe zwischen Arten sind natürlicherweise inkompatibel; der Versuch, eine Schweineleber anstelle einer menschlichen einzusetzen, führt beispielsweise zu mikroskopischen Blutgerinnseln in den kleinsten Blutgefäßen, die die roten Blutkörperchen zerstören und die Blutzufuhr zur transplantierten Leber unterbrechen.

Einige der Gene in der Schweineleber so zu verändern, dass sie weniger schweineähnlich und menschlicher wird, ist ein Weg, die Probleme anzugehen, aber die ersten solchen modifizierten Lebern konnten nur eine begrenzte Anzahl genetischer Änderungen enthalten. In einer Studie aus dem Jahr 2017 beispielsweise transplantierten Wissenschaftler Schweinelebern mit einer einzigen genetischen Modifikation zur Verringerung der Inkompatibilität in Paviane, und die Lebern wurden letztendlich abgestoßen. Ein Pavian jedoch überlebte einen Monat, was darauf hindeutet, dass die Technik das Potenzial haben könnte, die Chancen einer Abstoßung zu verringern und die Lebensfähigkeit dieser Transplantate zu verlängern.

Seit dieser Studie ist die Gentechnologie CRISPR zu einem leistungsstarken Werkzeug geworden, um multiple genetische Veränderungen relativ einfach einzuführen. In dieser Studie verwendeten die Wissenschaftler von eGenesis CRISPR, um nicht nur eine, sondern 69 Änderungen am Schweinegenom vorzunehmen: drei, um die schweineähnlichsten Proteine zu entfernen, die das menschliche System zur Abstoßung der Leber aktivieren würden, sieben Änderungen, um menschliche Gene in die Schweineleber einzufügen, und 59, um Schweine-Retroviren zu inaktivieren, die beim Menschen Probleme verursachen könnten. “Bis CRISPR kam, gab es keine Möglichkeit, so viele Änderungen einfach vorzunehmen”, sagt Curtis.

Die Zukunft von Schweinelebern

Diese einzelne Patientenstudie ist erst der Anfang dessen, was Xenotransplantationen leisten können, sagt Shaked. Die Leber hat zwei Hauptaufgaben im Körper: die Regulierung kritischer Enzyme und Substanzen wie Glukose und Cholesterin sowie das Filtern von Toxinen aus dem Blut. Dieser Versuch konzentrierte sich auf Letzteres, aber in den kommenden Jahren könnten raffiniertere Schweinelebern möglicherweise einige der komplexeren Funktionen des Organs bei menschlichen Patienten übernehmen.

Die dafür erforderlichen Studien laufen bereits. Shaked ist optimistisch, dass bis Ende des Jahres nach weiteren Tests die ersten Patienten mit Leberversagen das System ausprobieren könnten. Hoffentlich erlaubt es ihnen, an eine Schweineleber angeschlossen zu werden, so dass sich ihre eigenen Lebern erholen oder sie überbrücken können, bis sie eine Transplantation erhalten. “Basierend auf dem, was ich sah”, sagt er, “bin ich zuversichtlich.”