211service.com
Chirurgen brechen Rekorde mit Organtransplantationen vom Schwein zum Primaten
Mit der finanziellen Hilfe eines Biotechnologie-Managers, dessen Tochter möglicherweise eine Lungentransplantation benötigt, haben US-Forscher Rekorde in der Xenotransplantation oder Organtransplantation zwischen Arten gebrochen.
Die Forscher sagen, sie hätten ein Schweineherz in einem Pavian 945 Tage lang am Leben erhalten und berichteten auch darüber längster Nierentausch aller Zeiten zwischen diesen Arten und dauert 136 Tage. Die Experimente verwendeten Organe von Schweinen, die durch Zugabe von bis zu fünf menschlichen Genen humanisiert wurden, eine Strategie, die darauf abzielt, die Organabstoßung zu stoppen.
Die gentechnisch veränderten Schweine werden in Blacksburg, Virginia, von Revivicor, einem Geschäftsbereich des Biotechnologieunternehmens United Therapeutics, hergestellt. Die Gründerin und Co-CEO dieses Unternehmens, Martine Rothblatt, ist eine bekannte Zukunftsforscherin, die vor vier Jahren begann, Millionen für die Versorgung von Forschern mit Schweineorganen auszugeben, und wurde schnell zum größten kommerziellen Unterstützer der Xenotransplantationsforschung.
Rothblatt sagt, ihr Ziel sei es, einen unbegrenzten Vorrat an transplantierbaren Organen zu schaffen und innerhalb weniger Jahre die erste erfolgreiche Lungentransplantation vom Schwein zum Menschen durchzuführen. Eine ihrer Töchter leidet an einer meist tödlichen Lungenerkrankung namens pulmonale arterielle Hypertonie. Neben gentechnisch veränderten Schweinen forscht ihr Unternehmen an gezüchteten Lungen und der Kryokonservierung von Organen. Wir verwandeln die Xenotransplantation von einem scheinbaren Problem auf Apollo-Ebene in eine reine Ingenieuraufgabe, sagt sie.
Mehr: Die nächste große GVO-Debatte
Einige Forscher stimmen mit Rothblatt überein, dass die neuesten Ergebnisse bedeuten, dass Transplantationen vom Schwein zum Menschen plausibel sind. Ich denke, es ist möglich; es sollte in Betracht gezogen werden, sagt Leo Bühler, ein Schweizer Transplantationschirurg in Genf. Er sagte, er würde heute einem Patienten ein gentechnisch verändertes Schweineorgan transplantieren, wenn die Situation des Patienten verzweifelt genug wäre.
Und es gibt verzweifelte Fälle. Tatsächlich sterben jedes Jahr Tausende von Menschen, während sie auf Transplantationslisten warten. Gespendete menschliche Organe sind knapp, und viele, die verfügbar werden, helfen am Ende niemandem. Das liegt daran, dass ein Herz oder eine Niere in Eis verpackt nur wenige Stunden hält, sodass die Organe nur die nächsten Patienten erreichen können.
Wir wollen Orgeln vom Band laufen lassen, ein Dutzend pro Tag, sagt Rothblatt. Im Jahr 2011 zahlte ihr Unternehmen etwa 8 Millionen US-Dollar für die Übernahme von Revivicor, und sie hat Pläne für eine Anlage entworfen, in der 1.000 Schweine pro Jahr gezüchtet werden können, einschließlich eines Operationssaals und eines Hubschrauberlandeplatzes, damit Organe dorthin gebracht werden können, wo sie benötigt werden.
Das Problem bei der Xenotransplantation besteht darin, dass tierische Organe eine heftige Immunantwort auslösen. Selbst starke Medikamente zur Blockierung des Immunangriffs können ihn nicht vollständig stoppen. In einem berühmten Fall aus dem Jahr 1984 erhielt ein kalifornisches Neugeborenes namens Baby Fae ein Pavianherz. Aber es dauerte nur drei Wochen, bevor es versagte. Der menschliche Körper reagiert noch stärker auf Schweinegewebe, da Schweine genetisch weiter entfernt sind. Alle menschlichen Tests von Schweineorganen endeten schnell und schlecht. Eine Frau aus Los Angeles, die 1992 eine Schweineleber bekam, starb innerhalb von 34 Stunden. Das letzte Mal, als ein Arzt 1996 in Indien einem Menschen ein Schweineherz transplantierte, wurde er wegen Mordes festgenommen.
Forscher arbeiten weiterhin mit Schweinen, weil sie reichlich vorhanden sind und die Organe junger Schweine ungefähr die richtige Größe haben. Um das Abstoßungsproblem zu überwinden, begannen die Forscher mit dem Versuch, die Tiere genetisch zu verändern. Ein wichtiger Schritt kam 2003, als David Ayares, ein Mitbegründer von Revivicor, Schweine erschuf, deren Organe ein Zuckermolekül fehlte, das normalerweise ihre Blutgefäße auskleidet. Dieses Molekül war der Hauptschuldige hinter der sogenannten hyperakuten Abstoßung, die transplantierte Schweineorgane fast augenblicklich zerstört hatte.
Das Entfernen des Zuckermoleküls half. Aber es war nicht genug. Tests an Affen zeigten, dass andere Formen der Organabstoßung das Schweinegewebe immer noch schädigten, wenn auch langsamer. Um diese Effekte zu bekämpfen, hat das Team von Ayares Schweine mit immer mehr menschlichen Genen hergestellt. Beispielsweise produziert ein hinzugefügtes Gen die menschliche Version von Thrombomodulin, einem Molekül, das die Gerinnung in Blutgefäßen verhindert. Obwohl Schweine ihre eigene Version von Thrombomodulin haben, hat es die falsche Form und funktioniert nicht richtig mit menschlichem Blut.
Wir fügen dem Schwein die menschlichen Gene hinzu, damit Sie das Organ haben, das die Immunantwort unterdrückt, anstatt eine satte Dosis Immunsuppressiva verabreichen zu müssen, sagt Ayares. Bis zum nächsten Jahr werden einige der Schweine bis zu acht zusätzliche menschliche Gene haben. Diese genetischen Veränderungen machen ihre Organe kompatibler mit einem menschlichen Körper, aber die Tiere sehen und verhalten sich immer noch wie normale Schweine.
Schweine gentechnisch zu manipulieren ist nicht einfach. Es ist eine Herausforderung, menschliche Gene einzufügen, und es ist schwierig, sie dazu zu bringen, richtig zu funktionieren. Sie versuchen, alle Ihre Gene in ein Paket zu packen, damit sie an einen Ort im Genom gelangen, sagt Bruno Reichart, Professor an der Universität München, der ein deutsches Konsortium leitet, das transgene Schweine entwickelt. Es ist sehr umständlich. Ein gutes Schwein zu erschaffen, ist wirklich wie ein Sechser im Lotto.
In den Vereinigten Staaten treffen sich führende Transplantationschirurgen alle paar Monate mit Revivicor, um zu planen, welche Gene sie als nächstes hinzugefügt sehen möchten. Seit letztem Jahr wird ein Teil der Gentechnik in Zusammenarbeit mit Synthetic Genomics durchgeführt, einem kalifornischen Unternehmen, das vom DNA-Sequenzierungsunternehmer J. Craig Venter gegründet wurde. Rotblatt 50 Millionen Dollar investiert in Venters Unternehmen im Jahr 2014, und es hat begonnen, genetische Add-Ons zu entwerfen und zu bauen und sie in Schweinezellen einzusetzen. Es bleibt Revivicor überlassen, aus diesen gentechnisch veränderten Zellen durch Klonen Ferkel zu produzieren.
Einige Projektbeteiligte sind vorsichtiger als Rothblatt, wie schnell es gelingen kann. Jedes Mal, wenn Sie ein Ablehnungsproblem lösen, kommt ein anderes dahinter. Man zieht eine Schicht ab und darunter liegt eine weitere Schicht, sagt Sean Stevens, der das Programm zur synthetischen Biologie von Säugetieren für Synthetic Genomics leitet. Niemand ist so naiv zu denken: „Oh, wir kennen alle Gene – setzen wir sie ein und wir sind fertig.“ Es ist ein iterativer Prozess, und niemand, den ich kenne, kann sagen, ob wir zwei oder fünf machen werden, oder 100 Iterationen.
Dennoch schreiben Chirurgen den genetisch verbesserten Schweinen einige neuere Erfolge zu. Muhammad Mohiuddin, ein Transplantationschirurg und Forscher am National Heart, Lung, and Blood Institute in Bethesda, Maryland, sagt, dass ein Herz von einem der Revivicor-Schweine zweieinhalb Jahre in einem Pavian überlebte. Dieser Meilenstein, der letzten Monat erreicht wurde, übertraf einen früheren Rekord von 179 Tagen, der vom Massachusetts General Hospital erreicht wurde. Ebenfalls in diesem Sommer sagten Transplantationsexperten der University of Pittsburgh, dass sie einen Pavian mit einer Schweineniere von Revivicor über vier Monate lang am Leben erhalten hätten. Das stellte einen Rekord für die längste lebenserhaltende Xenotransplantation zwischen einem Schwein und einem Primaten auf.
Die Herztransplantationen waren nicht lebenserhaltend, sondern heterotop – das Schweineherz war mit dem Kreislaufsystem des Pavians verbunden und konnte schlagen, musste aber nicht die Arbeit des Blutpumpens übernehmen, da das eigene Herz des Pavians an Ort und Stelle blieb. Mohiuddin sagt, das Schweineherz habe nur versagt, als er beschloss, dem Pavian die neuartigen immunblockierenden Medikamente, die er verwendet hatte, nicht mehr zu geben. Wir glauben, es hätte ewig so weitergehen können, sagt er. Ich würde sagen, 60 Prozent der Verbesserung waren auf das Organ zurückzuführen und 40 Prozent auf bessere Medikamente.
Reichart nennt das Überleben dieser Schweineherzen einen großen Durchbruch. Er sagt: Es gibt uns allen Hoffnung, dass die kardiale Xenotransplantation funktioniert. Diese Herzen blieben normal – es ist erstaunlich. Er glaubt jedoch nicht, dass irgendjemand vorhersagen sollte, wann eine Transplantation in Menschen erfolgen könnte. Das liegt daran, dass Chirurgen das Herz eines Pavians immer noch vollständig durch eines dieser Schweine ersetzen und zeigen müssen, dass es das Tier am Leben erhält. Es wäre nicht seriös, einen Zeitplan für die Anwendung beim Menschen anzugeben, sagt er.
Mohiuddin sagt, er werde bald versuchen, Pavianherzen vollständig zu ersetzen. Die Organe, die er zuvor verwendet hat, hatten drei genetische Veränderungen, aber die nächsten werden sieben haben. Wenn sie überleben, können wir klinische Studien in Betracht ziehen, sagt er. Es wird erwartet, dass die ersten menschlichen Empfänger Sonderfälle sind, wie jemand, der ein Organ als Überbrückung benötigt, bis ein menschlicher Spender verfügbar wird.
Lungentransplantationen werden schwieriger, da die Lungen von Blutgefäßen durchzogen und dem Immunsystem stark ausgesetzt sind. Bisher dauern Transplantationen nur wenige Tage, sagt Rothblatt. Sie hat Forschungsarbeiten an der University of Maryland finanziert, wo Schweinelungen im Labor mit menschlichem Blut perfundiert werden, um die Immunantwort zu messen. Sie wünsche sich aus persönlichen Gründen eine gentechnisch veränderte Lunge, aus persönlichem Kummer, sagt Reichart. Ich finde das eine tolle Sache, aber Lungen sind sehr schwierig.
Transplantationschirurgen sagen, dass eines der größten Hindernisse, denen sie gegenüberstehen, die immensen Kosten für die Durchführung von Xenotransplantationsexperimenten sind. Eine einzelne Transplantation kostet 100.000 US-Dollar und umfasst acht Personen. Dazu kommen die Kosten für die Haltung der Primaten, der bürokratische Aufwand der Tierschutzbestimmungen und begrenzte staatliche Zuschüsse. Hier haben Rothblatts persönliches Interesse und ihr Vermögen einen Unterschied gemacht, sagen sie. Sie ist diejenige, die das Feld verjüngt hat, sagt Mohiuddin. Sie hat das Geld und eine persönliche Bindung. Sie will schnell fertig werden.