Leben mit einem fremden Organ

In der Fachwelt stieß Schaiers Studie auf großes Interesse. Bislang seien Transplantationen nur eine Therapieform gewesen, erklären Sam Kant und Daniel C. Brennar von der Johns Hopkins School of Medicine in Baltimore im Journal of Clinical Investigation. „Nun aber sind wir endlich auf dem Weg von der Behandlung zur Heilung“, schreiben sie über die Erfolge der Heidelberger Kollegen.

Nieren werden am meisten gebraucht

Nieren sind die mit Abstand am meisten benötigten Organe. Diabetes, Infektionen und andere Entzündungen führen immer wieder dazu, dass sie ihre Funktionsfähigkeit verlieren. 2132 Menschen erhielten in Deutschland 2019 eine neue Niere, doch am Jahresende warteten immer noch über 7000 auf die Niere eines Spenders.

Offiziell gilt, dass ein Transplantierter durchschnittlich 15 Jahre mit einer neuen Niere leben kann. „Doch tatsächlich gehen zehn Prozent der übertragenen Nieren innerhalb der ersten beiden Jahre wieder verloren“, sagt der Transplantationsmediziner Matthias Schaier. Dann müssen die Betroffenen auf ein neues Spenderorgan warten. Manche von ihnen sterben während der Wartezeit.

Die Ursachen, warum eine neue Niere versagt, sind vielschichtig: Mal akzeptiert der Körper das Organ von Beginn an nicht, mal vertragen Patienten die Nebenwirkungen der Mittel nicht, die die Abstoßung verhindern sollen. Doch oft nehmen die Transplantierten die Medikamente auch nicht ein. Mediziner nennen dieses Phänomen „mangelnde Adherence“ (übersetzt etwa: Therapieuntreue). Experten schätzen, dass sich bis zu 50 Prozent der Patienten nach einer Transplantation nicht an die Therapie halten, weil sie die Nebenwirkungen der Mittel nicht ertragen. Kortison lässt Gesicht und Hals anschwellen, und Steroide führen, vor allem bei Frauen, zu störendem starken Haarwuchs. Auch Durchfall und Infektionen sind häufig. Je jünger die Patienten sind, desto größer ist die Gefahr, dass sie ihre lebensrettende Transplantation aufs Spiel setzen.

„Besonders bitter ist das, wenn es um Lebendspenden geht, wenn also Familienangehörige oder Partner ein Organ oder Teile davon gespendet haben“, sagt Schaier. Solche Lebendspenden machen etwa ein Viertel aller Nierentransplantationen aus. Und diesen Menschen könnte Schaiers neues Verfahren helfen, bei dem modifizierte Zellen des Spenders vor der Transplantation auf den Patienten übertragen werden.

Das neue Zelltherapie-Verfahren

Jeder Mensch hat auf seinen Zellen einen Code aus Oberflächenproteinen. Darüber identifiziert das menschliche Abwehrsystem, was zum eigenen Körper gehört und was nicht. Der Code eines anderen Menschen wird als fremd erkannt. Um dem Abwehrsystem beizubringen, den Immun-Code eines Organspenders als ungefährlich zu betrachten, entnehmen Ärzte dem Spender bestimmte weiße Blutkörperchen, die eine besondere Rolle bei der Immunantwort spielen. Sie werden mit dem Krebsmittel Mitomycin C behandelt. „Bereits vor Jahrzehnten fiel auf, dass sich mit Mitomycin C behandelte Tumoren dem körpereigenen Abwehrsystem der Patienten entziehen können“, sagt Schaier.

Der Wirkstoff neutralisiert die Oberfläche der Zellen: Das Abwehrsystem erkennt sie nicht länger als fremd. Schaier und sein Team injizieren den Patienten diese veränderten weißen Blutkörperchen, sogenannte MIC-Zellen. Innerhalb einer Woche programmiert sich das Abwehrsystem des Nierenempfängers dann um.

„Die MIC-Zellen sorgen dafür, dass statt abwehrbereiter Killer-T-Zellen vermehrt regulatorische weiße Blutkörperchen gebildet werden, die sozusagen das Miteinander von neuem Organ und Körper vermitteln“, erklärt Schaier. Die veränderten Blutzellen des Spenders selbst sterben mit der Zeit ab – doch die Toleranz gegenüber dem fremden Organ bleibt.

Nicht genug menschliche Organe

Neue Ansätze wie der von Schaier sind in Deutschland bitter nötig. Hierzulande warten jährlich etwa 10.000 Menschen auf ein neues Organ. „Durch menschlichen Ersatz wird niemals der gesamte Bedarf an Organen gedeckt werden können – nicht für Leber, Herz oder Lunge und vor allem nicht für Nieren“, sagt Axel Haverich von der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH), ein renommierter deutscher Transplantationsmediziner.

Selbst wenn jeder Bürger einen Spenderausweis und jede Klinik einen Transplantationsbeauftragten hätte, wenn alle Kliniken personell wie finanziell besser für Organspenden ausgestattet wären und die Politik und Medizin sämtliche von ihnen beeinflussbaren Ursachen des Organmangels lösen würden: Es gäbe nicht genug verpflanzungsfähige Organe. Denn bei alten Menschen sowie bei Unfallopfern sind die Organe oft nicht mehr funktionsfähig oder für eine Transplantation schlicht ungeeignet.

Ein anderer Weg, an die lebensrettenden Organe zu kommen, führt am menschlichen Spender vorbei zum Tier. Bei der sogenannten Xenotransplantation geht es um die Übertragung von funktionsfähigen Zellen, Geweben oder Organen zwischen verschiedenen Spezies, vor allem von Tieren auf den Menschen. Jahrzehntelang haben Forscher nach Wegen gesucht, tierische Organe so weit zu vermenschlichen, dass sie transplantiert werden können. Heute stehen ihre Forschungen kurz vor dem klinischen Einsatz.

Diejenigen, die diese Organe liefern sollen, stehen grunzend in einem Stall bei München. „‚Deutsche Landrasse‘“, sagt Eckhard Wolf, Schweinezüchter der besonderen Art und Leiter des Lehrstuhls für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU). Seine Ferkel haben es vor zwei Jahren zu wissenschaftlicher Berühmtheit gebracht. Fünf der Schweineherzen schlugen mindestens drei Monate, im längsten Fall sechs Monate, in Pavianen. So lange hatte zuvor kein fremdes Herz in einem Primaten durchgehalten.

Abwehrreaktion reduziert

Einhellig bejubelten Xeno-Forscher die Veröffentlichung im Fachmagazin Nature. „Es ist eine extrem wichtige Arbeit. Sechs Monate sind ein enormer Sprung nach vorn“, bestätigt David Sachs vom Columbia University Medical Center in New York. Der Immunologe hatte vor mehr als 15 Jahren den bis dahin größten Durchbruch der Xenotransplantation erreicht: Er reduzierte die schlimmste Abwehrreaktion des menschlichen Körpers auf tierisches Gewebe.

Sie geht auf das Enzym alpha-1,3-Galaktosyltransferase zurück. Es platziert Zuckermoleküle, sogenannte alpha-Gal, auf der Oberfläche von Zellen. Nahezu alle Säugetiere bilden es auf ihren Organen aus – bis auf Menschen und Primaten. Damit dient es dem menschlichen Immunsystem als Erkennungsmerkmal für Fremdes von tierischer Herkunft. Wird ein tierisches Organ verpflanzt, führt das alpha-Gal auf der Zelloberfläche in 80 Prozent der Fälle zu einer akuten Abstoßungsreaktion. Wird das alpha-Gal von den Zellen entfernt, unterbleibt die akute Abstoßung.

Die Münchner Forschergruppe hat inzwischen die von der Internationalen Gesellschaft für Herz-Lungen-Transplantationen geforderten Versuchsreihen beendet: mit zehn oder mehr Tieren, von denen mindestens 60 Prozent mehr als drei Monate überlebten. Nun könnten eigentlich die klinischen Studien beginnen – doch wegen des Corona-Virus sind diese auf ungewisse Zeit verschoben.

Versuche mit Schweinenieren

Auch bei Wolfs Forscherkollegen Joseph Tector und David Cooper von der University of Alabama in Birmingham/USA sind klinische Studien wegen des Corona-Virus vorerst nicht möglich. Geplant war, genmodifizierte Schweinenieren in schwerkranke Dialyse-Patienten zu verpflanzen. Dabei sollte zunächst ein Verträglichkeitstest zeigen, welche Schweineniere am besten zu welchem Organempfänger passt. In Pilotversuchen überlebten Affen fast ein Jahr.

Zwar halten Experten wie der LMU-Forscher Wolf die Ergebnisse noch nicht für zuverlässig genug, um bereits klinische Tests zu starten. Tector aber ist zuversichtlich: Erstens ginge es in der Studie um Patienten, die aufgrund ihres Gesundheitszustands nicht für eine menschliche Spenderniere infrage kommen. Zweitens bliebe diesen Patienten der Weg zurück zur Dialyse, falls ihr Körper die Schweineniere nicht annimmt.

Neue Inselzellen zur Insulinproduktion

Ein anderes Forschungsfeld sind derzeit die Inselzellen der Bauchspeicheldrüse. Leidet ein Patient an Diabetes, versagen die Inselzellen zur Insulinproduktion. Das Hormon Insulin wird zur Regelung des Blutzuckerspiegels benötigt.

Bei knapp zehn Prozent der Diabetiker lässt sich die Erkrankung mit Insulingaben von außen nicht in den Griff bekommen. „Eine Lösung ist, den Patienten menschliche Inselzellen zu transplantieren“, sagt Stefan Bornstein, Direktor des Zentrums für Innere Medizin an der Uniklinik in Dresden. „Doch da solche Inselzellen kaum verfügbar sind, könnten auch Schweine-Inselzellen das Problem lösen.“ Um Patienten dabei immunhemmende Mittel zu ersparen, suchen Bornstein und seine Kollegen nach Wegen, um diese Zellen zu verkapseln.

Die neuseeländische Firma Diatranz bettet die Zellen in kleine Gelkissen, aus denen das Insulin austreten kann. Die Zellen kommen nicht in Kontakt mit dem Körper des Empfängers, sodass keine Abwehrreaktion ausgelöst wird. „Doch das funktioniert nur bedingt, weil die Zellen nicht mit Sauerstoff versorgt werden“, sagt Bornstein. Zusammen mit der israelischen Medizintechnikfirma Beta O2 Technologies hat er 2017 eine künstliche Bauchspeicheldrüse vorgestellt. Hier sorgt ein membranumhülltes Gehäuse für die Sauerstoffzufuhr in die Zellen. „Einem Patienten haben wir die künstliche Bauchspeicheldrüse mit menschlichen Inselzellen für ein Jahr eingesetzt“, sagt Bornstein. Es habe keine Medikamente gebraucht, um eine Abstoßung zu verhindern. In Affen hat Bornsteins Team diesen Weg bereits erfolgreich mit verkapselten Inselzellen vom Schwein getestet.

Während die Zelltherapie des Heidelberger Transplantationsmediziners auf große Akzeptanz stößt, ist die Vorstellung, Organe oder Gewebe vom Schwein eingesetzt zu bekommen, für viele Menschen abwegig. Das aber gilt laut einer Studie des Transplantationsmediziner Axel Haverich von 1999 nur für Menschen, die nicht auf solchen Ersatz angewiesen sind. Wer auf ein Organ wartet, hat meist keine Bedenken, solange der Ersatz sicher ist und funktioniert.

Schon heute verpflanzen Ärzte tierische Gewebe, ohne dass es zu großen Protesten kommt. Ein 14-jähriger Chinese, dem Mediziner 2016 mithilfe von Schweinehornhaut das Augenlicht wiedergegeben hatten, ist nur ein Beispiel. Darüber hinaus pumpen bereits seit Jahrzehnten Herzklappengerüste vom Schwein Blut durch menschliche Körper.

Zum klinischen Alltag gehören in Deutschland längst auch Schweinehaut-Transplantate. Sie bedecken bei schwersten großflächigen Verbrennungen die Wunden so lange, bis die patienteneigene Haut nachgewachsen ist. Selbst bei den großen Religionsgemeinschaften gibt es keine Bedenken gegen tierische Organe – auch vom Schwein –, wenn sie Leben retten können.

„Doch im Moment steht alles still“, sagt der Münchner Xenoforscher Eckard Wolf. In Zeiten des Corona-Virus stehen die Genehmigungen für klinische Versuche mit Tierorganen bei den Behörden hinten an. Auch die Heidelberger Transplantationsmediziner bei TolerogenixX müssen sich wohl noch gedulden.