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Chirurgen in New York haben einem menschlichen Patienten erfolgreich eine in einem genetisch veränderten Schwein gezüchtete Niere eingesetzt und festgestellt, dass das Organ normal funktionierte – ein wissenschaftlicher Durchbruch, der eines Tages zu einem großen neuen Angebot an Organen für schwerkranke Patienten führen könnte.
Obwohl noch viele Fragen zu den langfristigen Folgen der Transplantation, bei der ein hirntoter Patient nur 54 Stunden lang beobachtet wurde, offen sind, bezeichneten Experten auf diesem Gebiet das Verfahren als Meilenstein.
„Wir müssen mehr über die Langlebigkeit des Organs wissen“, sagte Dr. Dorry Segev, Professor für Transplantationschirurgie an der Johns Hopkins School of Medicine, der nicht an der Forschung beteiligt war. Dennoch sagte er: „Das ist ein großer Durchbruch. Es ist eine große, große Sache.“
Forscher versuchen seit langem, in Schweinen Organe zu züchten, die für die Transplantation in Menschen geeignet sind. Ein ständiger Strom von Organen – zu denen schließlich auch Herzen, Lungen und Lebern gehören könnten – wäre ein Rettungsanker für die mehr als 100 000 Amerikaner, die derzeit auf den Wartelisten für Transplantationen stehen, darunter 90 240, die eine Niere benötigen. Zwölf Menschen auf den Wartelisten sterben jeden Tag.
Eine noch größere Zahl von Amerikanern mit Nierenversagen – mehr als eine halbe Million – ist auf zermürbende Dialysebehandlungen angewiesen, um zu überleben. Vor allem wegen der Knappheit menschlicher Organe kommt die große Mehrheit der Dialysepatienten nicht für eine Transplantation in Frage, die denjenigen vorbehalten ist, die nach dem Eingriff am ehesten überleben würden.
Über die Operation, die am N.Y.U. Langone Health durchgeführt wurde, berichtete USA Today am Dienstag. Die Studie wurde noch nicht von Fachleuten begutachtet und auch noch nicht in einer medizinischen Fachzeitschrift veröffentlicht.
Die transplantierte Niere wurde einem Schwein entnommen, das gentechnisch so verändert wurde, dass ein Organ wächst, das vom menschlichen Körper wahrscheinlich nicht abgestoßen wird. In einer Annäherung an ein tatsächliches Transplantationsverfahren wurde die Niere einer Person eingesetzt, die den Hirntod erlitten hatte und an ein Beatmungsgerät angeschlossen war.
Die Niere, die an Blutgefäßen im Oberschenkel außerhalb des Bauches befestigt wurde, begann normal zu funktionieren und produzierte „fast sofort“ Urin und das Abfallprodukt Kreatinin, so Dr. Robert Montgomery, der Direktor des N.Y.U. Langone Transplant Institute, der den Eingriff im September durchführte.
Obwohl das Organ nicht in den Körper eingepflanzt wurde, treten Probleme mit so genannten Xenotransplantaten – von Tieren wie Primaten und Schweinen – normalerweise an der Schnittstelle zwischen der menschlichen Blutversorgung und dem Organ auf, wo menschliches Blut durch Schweinegefäße fließt, so die Experten.
Die Tatsache, dass das Organ außerhalb des Körpers funktionierte, ist ein starkes Indiz dafür, dass es auch im Körper funktionieren wird, so Dr. Montgomery.
„Es war besser, als wir erwartet hatten“, sagte er. „Es sah aus wie jede Transplantation, die ich je von einem lebenden Spender durchgeführt habe. Viele Nieren von Verstorbenen funktionieren nicht sofort und brauchen Tage oder Wochen, bis sie wirken. Diese funktionierte sofort.“
Im vergangenen Jahr erhielten 39.717 Einwohner der Vereinigten Staaten eine Organtransplantation, die meisten von ihnen – 23.401 – eine Niere, so das United Network for Organ Sharing, eine gemeinnützige Organisation, die die Organbeschaffungsmaßnahmen des Landes koordiniert.
Gentechnisch veränderte Schweine „könnten eine nachhaltige, erneuerbare Quelle von Organen sein – die Sonne und der Wind der Organverfügbarkeit“, so Dr. Montgomery.
Die Reaktionen der Transplantationsexperten auf die Nachricht reichten von vorsichtig optimistisch bis hin zu überschwänglich, obwohl alle einräumten, dass das Verfahren eine große Veränderung darstellt. Die Aussicht, Schweine zu züchten, um ihre Organe für den Menschen zu gewinnen, wirft zwangsläufig Fragen zum Tierschutz und zur Ausbeutung der Tiere auf, obwohl in den Vereinigten Staaten bereits jetzt schätzungsweise 100 Millionen Schweine pro Jahr für die Ernährung getötet werden.
Während einige Chirurgen spekulierten, dass es nur noch Monate dauern könnte, bis gentechnisch veränderte Schweinenieren in lebende Menschen transplantiert werden, sagten andere, es sei noch viel Arbeit zu leisten.
„Es handelt sich hier um eine hochmoderne translationale Chirurgie und Transplantation, die kurz davor steht, am lebenden Menschen durchgeführt werden zu können“, sagte Dr. Amy Friedman, eine ehemalige Transplantationschirurgin und leitende Ärztin von LiveOnNY, der Organbeschaffungsorganisation im Großraum New York.
Die Gruppe war an der Auswahl und Identifizierung des hirntoten Patienten beteiligt, der das experimentelle Verfahren erhielt. Der Patient war ein registrierter Organspender, und da die Organe für eine Transplantation nicht geeignet waren, stimmte die Familie des Patienten der Erprobung des experimentellen Transplantationsverfahrens zu.
Dr. Friedman sagte, sie könne sich vorstellen, auch Herzen, Lebern und andere in Schweinen gezüchtete Organe zu verwenden. „Es ist wirklich unvorstellbar, wie viele Transplantationen wir anbieten könnten“, sagte sie und fügte hinzu: „Man müsste die Schweine natürlich züchten.“
Andere Experten waren zurückhaltender und sagten, sie wollten erst sehen, ob die Ergebnisse reproduzierbar seien und die von der N.Y.U. Langone gesammelten Daten überprüfen.
„Es steht außer Frage, dass es sich hier um eine Meisterleistung handelt, denn die Durchführung ist schwierig und man muss viele Hürden überwinden“, sagte Dr. Jay A. Fishman, stellvertretender Direktor des Transplantationszentrums am Massachusetts General Hospital.
„Ob diese spezielle Studie die Forschung vorantreibt, hängt davon ab, welche Daten sie gesammelt haben und ob sie diese weitergeben oder ob es sich nur um einen Schritt handelt, um zu zeigen, dass sie es können“, sagte Dr. Fishman. Er mahnte zur Bescheidenheit „in Bezug auf das, was wir wissen“.
Bis die Organe von gentechnisch veränderten Schweinen bei lebenden Menschen eingesetzt werden können, sind noch viele Hürden zu überwinden, sagte Dr. David Klassen, medizinischer Leiter des United Network for Organ Sharing.
Er bezeichnete die Operation zwar als „Wendepunkt“, warnte aber, dass eine langfristige Abstoßung von Organen auch dann auftreten kann, wenn die Spenderniere gut passt, und „auch dann, wenn man nicht versucht, die Artengrenzen zu überwinden“.
Die Niere hat nicht nur die Aufgabe, das Blut von Giftstoffen zu befreien. Und es gibt Bedenken, dass Schweineviren die Empfänger infizieren könnten, sagte Dr. Klassen: „Es ist ein kompliziertes Gebiet, und die Vorstellung, wir wüssten alles, was passieren wird, und alle Probleme, die auftreten werden, ist naiv.
Die Xenotransplantation, d. h. die Transplantation von Organen oder Geweben zwischen verschiedenen Arten, hat eine lange Geschichte. Versuche, das Blut und die Haut von Tieren beim Menschen zu verwenden, reichen Hunderte von Jahren zurück.
In den 1960er Jahren wurden Schimpansennieren in eine kleine Anzahl menschlicher Patienten transplantiert. Die meisten starben kurz darauf; die längste Überlebenszeit eines Patienten betrug neun Monate. Im Jahr 1983 wurde ein Pavianherz in ein kleines Mädchen namens Baby Faye transplantiert. Sie starb 20 Tage später.
Schweine boten bei der Organbeschaffung Vorteile gegenüber Primaten: Sie lassen sich leichter aufziehen, reifen schneller und erreichen in sechs Monaten die Größe eines erwachsenen Menschen. Herzklappen von Schweinen werden routinemäßig in Menschen transplantiert, und einige Patienten mit Diabetes haben Zellen der Bauchspeicheldrüse von Schweinen erhalten. Auch Schweinehaut wurde bereits als vorübergehendes Transplantat für Verbrennungspatienten verwendet.
Die Kombination von zwei neuen Technologien – Gen-Editing und Klonen – hat zu genetisch veränderten Schweineorganen geführt. Schweineherzen und -nieren wurden erfolgreich in Affen und Paviane transplantiert, aber Sicherheitsbedenken schlossen ihre Verwendung beim Menschen aus.
„Das Feld ist bisher im präklinischen Primatenstadium stecken geblieben, weil der Übergang vom Primaten zum lebenden Menschen als großer Sprung empfunden wird“, so Dr. Montgomery.
Die für das neue Verfahren verwendete Niere wurde durch Ausschalten eines Schweinegens gewonnen, das für ein Zuckermolekül kodiert, das beim Menschen eine aggressive Abstoßungsreaktion hervorruft. Das Schwein wurde von Revivicor gentechnisch verändert und von der Food and Drug Administration (FDA) zur Verwendung als Quelle für menschliche Therapeutika zugelassen.
Dr. Montgomery und sein Team transplantierten auch den Thymus des Schweins, eine Drüse, die am Immunsystem beteiligt ist, um Immunreaktionen auf die Niere abzuwehren.
Nachdem die Chirurgen die Niere an den Blutgefäßen des Oberschenkels befestigt hatten, deckten sie sie mit einem Schutzschild ab, damit sie sie beobachten und während des 54-stündigen Studienzeitraums Gewebeproben entnehmen konnten. Dr. Montgomery und seine Kollegen stellten fest, dass die Urin- und Kreatininwerte normal waren und dass während der mehr als zweitägigen Beobachtung keine Anzeichen einer Abstoßung festgestellt wurden.
„Es scheint keine Inkompatibilität zwischen der Schweineniere und der menschlichen Niere zu geben, die ein Funktionieren unmöglich machen würde“, so Dr. Montgomery. „Es kam nicht zu einer sofortigen Abstoßung der Niere.“
Die langfristigen Aussichten sind noch unbekannt, räumte er ein. Aber „damit konnten wir eine wirklich wichtige Frage beantworten: Gibt es etwas, das bei der Übertragung von einem Primaten auf einen Menschen passieren wird, das katastrophale Folgen haben wird“?