Wird ein Spenderorgan verfügbar, beginnt ein Wettlauf mit der Zeit: Die bisherigen Möglichkeiten zur Kühlung und Lagerung von Spenderlebern geben Ärzten nur ein Zeitfenster von etwa neun Stunden – danach sinken die Chancen für eine erfolgreiche Transplantation drastisch. Dieser kurze Zeitrahmen reicht oft nicht aus, um die Organe zu einem kompatiblen Patienten zu bringen, der sich weit entfernt befindet. Verlängerungsmöglichkeiten der Lagerfähigkeit sind somit gefragt. Sie durch ein Absenken der Temperatur unter den Gefrierpunkt zu erhöhen, schien lange unmöglich. Denn dadurch bilden sich zerstörerische Eiskristalle im Gewebe: Wie spitze Glassplitter beschädigen sie die empfindlichen Zellstrukturen – menschliche Organe nehmen dadurch irreparablen Schaden.
Für anfängliche Hoffnung in diesem Zusammenhang sorgten im Jahr 2014 die Forscher um Korkut Uygun von der Harvard Medical School und dem Massachusetts General Hospital in Boston: Es war ihnen gelungen, Rattenlebern durch die Infiltration mit speziellen Frostschutzlösungen auf minus sechs Grad Celsius abzukühlen, ohne dass sich Eiskristalle bildeten. Anschließend konnten sie die Organe auch wieder aus ihrem kalten Schlummer erwecken und Ratten erfolgreich transplantieren. Doch die Umsetzung dieser vielversprechenden Ergebnisse in eine Methode für die menschliche Transplantationsmedizin hat sich in den vergangenen Jahren als problematisch herausgestellt.
Offenbar geht es doch
Der Grund: Eine Rattenleber unterscheidet sich deutlich von ihrem menschlichen Pendant: Unsere Lebern sind 200-mal größer und enthalten vergleichsweise viel Wasser. “Bei der Unterkühlung wird es mit zunehmendem Volumen exponentiell schwieriger, die Eisbildung bei Temperaturen unter null zu verhindern”, erklärt Co-Autor Reinier de Vries von der Universität Amsterdam. „Viele Experten waren deshalb davon überzeugt, dass das Konzept bei menschlichen Organen nicht funktionieren kann. Offenbar haben wir nun aber doch einen Weg gefunden“, so der Wissenschaftler.
Wie sie berichten, bestand der erste Schritt darin, den Kontakt mit Luft zu begrenzen. Denn offenbar kommt es sonst zu einem Effekt, der an den Gefrierbrand im Tierkühlfach erinnert: Die Wissenschaftler hatten festgestellt, dass das Risiko der Bildung von Eiskristallen in Bereichen besonders hoch ist, in denen die Schutzlösung mit Luft in Kontakt kommt. Entsprechend konnten sie den Effekt verhindern, indem sie vor der Unterkühlung des Organs die Luft aus dem Aufbewahrungsbeutel entfernten. Als Nächstes fügten die Forscher der bei den Ratten eingesetzten Schutzlösung zwei zusätzliche Inhaltsstoffe hinzu, um die menschlichen Leberzellen besser zu schützen: Trehalose stabilisiert nun deren Membranen zusätzlich und Glycerin erhöht den Frostschutzeffekt der bisher eingesetzten Glucoseverbindung.
