Treffen Sie die Schweine, die die Krise der menschlichen Organtransplantation lösen könnten

Foto von Babyschweinen unter einem Licht Laetitia Vancon

Die Anlage liegt auf halbem Weg zwischen der Münchner Innenstadt und dem internationalen Flughafen, etwa 37 km nördlich. Von außen sieht es immer noch aus wie der staatliche Bauernhof, der es einmal war, aber wenn Sie durch die Fenster des alten Bauernhauses blicken, werden Sie Räume sehen, die mit modernster Laborausrüstung vollgestopft sind.

In einem neueren Gebäude auf der Rückseite des Hofes zieht Barbara Kessler ihre Turnschuhe aus und sprüht ihre nackten Füße und Hände mit Desinfektionsmittel ein. Die drahtige Tierärztin steigt im Duschraum über eine abgeklebte Leitung und lässt alles, was sie von der Außenwelt kann, zurück: Kleidung, Uhr, Ohrringe. Sie schrubbt ihren Körper und ihre Haare – ein Buzz-Schnitt, damit es einfacher ist, diese häufigen Wäschen zu bewältigen.

Nach der Dusche findet sie ihre Größe zwischen den ordentlichen Stapeln bereitgestellter Kleidung und zieht eine schwarze Hose, ein rotes Hemd und schwarze Crocs an. Vor der Umkleidekabine setzt sie eine schwarze Strickmütze auf, damit auch ihre kurz geschnittenen Haare keine Keime übertragen, und schreitet dann den Flur hinunter in den Schuhraum, wo sie vorsichtig in kniehohe, maschinell gewaschene Gummistiefel schlüpft nach jedem Tragen.

GLÜCKLICHER VANCON

All diese Vorsichtsmaßnahmen dienen dem Schutz von Tieren, die nicht für ihre Sauberkeit bekannt sind: Schweine. Und sobald Kessler die Tür zu den Innengehegen öffnet, ist der Geruch unverkennbar. Es ist schließlich ein Schweinestall.

Als Kessler einen Pferch aufschließt, um mit seinem Bewohner anzugeben, kommt eine junge Sau heraus und beginnt mit der Erkundung. Wie andere Schweine hier bleibt die Sau namenlos, damit ihre Pfleger sich nicht zu sehr an sie binden. Sie muss zurück hinter ein Metalltor gelockt werden. Für das ungeübte Auge wirkt und sieht sie aus wie so ziemlich jedes andere Schwein, nur kleiner.

Was zählt, ist das Innere dieses Tieres. Ihr Körper wurde etwas weniger schweineartig gemacht, mit vier genetischen Modifikationen, die die Akzeptanz ihrer Organe erhöhen, wenn sie in einen Menschen transplantiert werden. Wenn alles nach Plan läuft, könnte das Herz, das in einem solchen Schwein eifrig pumpt, eines Tages stattdessen in einem Menschen schlagen.

Verschiedene Gewebearten von gentechnisch veränderten Schweinen werden bereits am Menschen getestet. In China haben Forscher Menschen mit Diabetes insulinproduzierende Inselzellen der Bauchspeicheldrüse von genveränderten Schweinen transplantiert. Ein Team in Südkorea sagt, es sei bereit, zu versuchen, Schweinehornhäute in Menschen zu transplantieren, sobald es die Genehmigung der Regierung erhält. Und im Massachusetts General Hospital gaben Forscher im Oktober bekannt, dass sie genmanipulierte Schweinehaut als temporäre Wundabdeckung für eine Person mit schweren Verbrennungen verwendet hatten. Das Hautpflaster, sagen sie, funktionierte genauso effektiv wie die menschliche Haut, die viel schwerer zu bekommen ist.

Aber wenn es um lebenswichtige Organe wie Herz und Leber geht, müssen sich Transplantationschirurgen immer noch auf menschliche Teile verlassen. Eines Tages, so der Traum, werden gentechnisch veränderte Schweine wie diese Sau aufgeschnitten, ihre Herzen, Nieren, Lungen und Lebern in Transplantationszentren gebracht, um schwerkranke Patienten vor dem Tod zu retten.

Am Stadtrand von München, Deutschland, züchten Forscher des Center for Innovative Medical Models Facility der Ludwig-Maximilians-Universität gentechnisch veränderte Schweine, in der Hoffnung, irgendwann Organe ihrer Nachkommen für menschliche Transplantationen verwenden zu können. Laetitia Vancon

Der Tod von Baby Feen

Heute in den Vereinigten Staaten, 7.300 Menschen sterben jedes Jahr weil sie keinen Organspender finden – zwei Drittel von ihnen aus Mangel an einer Niere . In vielen Fällen ist die einzige Hoffnung die Tragödie eines anderen: ein Unfall, bei dem jemand getötet wird, dessen Organe entnommen werden können.

Chirurgen, die nach einer anderen Organquelle suchten, wandten sich zunächst Affen zu, weil sie uns am ähnlichsten sind. 1984 erhielt ein kleines Mädchen namens Baby Fae ein Pavianherz, starb aber 20 Tage später , nachdem ihr Immunsystem es angegriffen hatte. Das kurze Leben und der schnelle Tod von Baby Fae erregten weltweite Aufmerksamkeit; Viele verurteilten die Idee, unsere nächsten tierischen Verwandten zu töten, um uns selbst zu retten. Ein Meinungsstück von einem Kardiologen in der Washington Post beschrieb das Verfahren als medizinisches Abenteuertum. Ein anderer, in der Zeitschrift für medizinische Ethik Sie titelte Baby Fae: Ein tierisches Geschäft.

Dann, in den 1990er Jahren, wandten sich Forscher und Biotech-Unternehmen Schweinen als Spender der Wahl zu. Da wir Schweine essen (allein in den USA jährlich 120 Millionen davon), schien die Entnahme ihrer Organe für viele weniger moralisch belastend. Wissenschaftlich gesehen haben ihre Organe ungefähr die richtige Größe, mit ähnlicher Anatomie, und Schweine erreichen das Erwachsenenalter in etwa sechs Monaten – viel schneller als Primaten. Doch dabei trat ein Problem auf: Schweine beherbergen Viren, die den Sprung zum Menschen schaffen könnten. Darüber hinaus hielten die transplantierten Organe mit der damals verfügbaren einfachen Gentechnik nicht lange, als sie an Affen getestet wurden. Sie waren einfach, genetisch gesehen, zu fremd.

Wenn es um lebenswichtige Organe wie Herz und Leber geht, müssen sich Transplantationschirurgen immer noch auf menschliche Teile verlassen.

Mehr als zwei Jahrzehnte später haben Fortschritte in der Gentechnik die Aussicht auf sogenannte Xenotransplantate wiederbelebt. Die heißeste Diskussionsquelle in der Branche: Wie viele Gen-Editierungen sind bei Schweinen wie diesen genau nötig, um die Artenbarriere zu überwinden. Ein gut finanziertes US-Unternehmen, eGenesis, das das Mehr-ist-besser-Lager anführt, sagt, es habe eine zweistellige Anzahl von Änderungen an den Schweinen vorgenommen, die es mit einem Schwesterunternehmen in China aufzieht.

Die Deutschen am Standort München sind im Weniger-ist-mehr-Lager. Die Schweine, mit denen sie arbeiten, haben drei wichtige genetische Modifikationen, die ursprünglich vor mehr als einem Jahrzehnt vorgenommen wurden – alle wurden entwickelt, um Paviane und Menschen davon abzuhalten, ihre Organe abzustoßen. Das Ausschalten eines Gens, das einen Zucker namens Galactosyltransferase produziert, hinderte das Immunsystem des Empfängers daran, ein Organ einer anderen Spezies sofort abzustoßen. Die zweite Änderung fügte ein Gen hinzu, das menschliches CD46 exprimiert, ein Protein, das dem Immunsystem hilft, fremde Eindringlinge anzugreifen, ohne zu überreagieren und Autoimmunkrankheiten zu verursachen; der dritte führte ein Gen für ein Protein namens Thrombomodulin ein, das die Blutgerinnsel verhindert, die andernfalls das transplantierte Organ zerstören würden.

Weniger Bearbeitungen lassen sich besser kontrollieren und messen, ihre Auswirkungen lassen sich besser dokumentieren, sagt Eckhard Wolf, der den ehemaligen Staatsbauernhof am Stadtrand von München betreibt, der heute Zentrum für innovative medizinische Modelle heißt. Wenn etwas schief geht, wie es bei der Xenotransplantation oft vorkommt, wird klar, wo das Problem liegt. Mit mehr Bearbeitungen kommen mehr potenzielle Probleme. Irgendwann sei man in einer Situation, in der man keine Ahnung habe, was eine zusätzliche gentechnische Veränderung bewirkt, sagt er.

Die Größe von A Herz

2018 wurden Schweineherzen aus dem Münchner Zentrum in 14 Paviane transplantiert. Zwei der Affen überlebten sechs Monate, die längste Zeit, die je ein Tier mit einem Herz einer anderen Art gelebt hat. In einem Bericht in Natur Im vergangenen Dezember bezeichneten die deutschen Forscher ihre Leistung als Meilenstein auf dem Weg zur klinischen kardialen Xenotransplantation.

Tierärztin Barbara Kessler zeigt die jüngsten Ferkel ihrer Einrichtung. Laetitia Vancon

Von den ersten fünf Pavianen, die ein Schweineherz bekamen, starben vier innerhalb von ein oder zwei Tagen, und als der fünfte nach einem Monat starb, war sein Herz krank. In der nächsten Charge Paviane überschwemmte Wolfs Mitarbeiter Bruno Reichart, ein pensionierter Herztransplantationschirurg, das Organ mit Nährstoffen, Hormonen und roten Blutkörperchen von dem Zeitpunkt an, an dem es dem Schwein entnommen wurde, bis es im Empfängertier voll funktionsfähig war. Drei mit diesem Ansatz behandelte Paviane lebten 18, 27 und 40 Tage.

Die letzten fünf Paviane hatten das gleiche Verfahren, wurden aber ebenfalls mit einem immunsuppressiven Medikament behandelt. Zwei lebten 182 und 195 Tage, mussten aber letztes Jahr bei guter Gesundheit eingeschläfert werden, weil es so schwierig war, die Anti-Abstoßungs-Therapie fortzusetzen. Es ist nicht praktikabel, einen intravenösen Zugang länger als sechs Monate in einem Pavian zu belassen. Aber es ist auch nicht einfach, einen Pavian davon zu überzeugen, Drogen zu nehmen. Wie kleine Kinder lehnen sie es ab, etwas zu trinken, das nach Medikamenten riecht.

Reichart sagt, er arbeite an einem besseren Verabreichungssystem, das es den Pavianen ermöglicht, die Anti-Abstoßungs-Medikamente mindestens ein Jahr lang zu bleiben – die Zeit, die er braucht, um zu beweisen, dass die Xenotransplantation bereit ist, an Menschen getestet zu werden.

Mitten in ihrer Pavianstudie bemerkten Wolf und Reichart jedoch ein unerwartetes Problem: Die Herzen, die jungen Schweinen entnommen wurden, um sicherzustellen, dass sie klein genug für Paviane waren, wuchsen weiter, als ob sie immer noch dazu bestimmt wären, ein 600 Pfund schweres ( 270 Kilogramm) Schwein. Das transplantierte Herz wog 62 % mehr als ein typisches Pavianherz: massive kardiale Überwucherung, wie ihr Papier beschrieb es. Bei den Pavianen verdrängten die neuen Herzen andere lebenswichtige Organe und verursachten in einigen Fällen den Tod des Tieres.

Nach dem Duschen, Haarewaschen und sterilen Anziehen späht Kessler in einen Raum, in dem die Forschungsschweine untergebracht sind.

In der Schweinefarm zeigte mir Kessler Wolfs Lösung für dieses Problem: zwei Schwestersauen, die mit einer weiteren CRISPR-Genbearbeitung erzeugt wurden. Forscher haben ausgeschaltet das Gen des Wachstumshormonrezeptors (GHR) der Tiere, wodurch sie etwa halb so schwer sind wie ein typisches Schwein. Beide bringen etwa 79 kg auf die Waage, verglichen mit fast 400 Pfund für eine normale Sau. Die schwangere Schwester stand auf der anderen Seite des Flurs, allein in einem Gehege mit dem Gesicht zur Wand. Metallstangen hinderten sie daran, sich an die Wände zu legen – eine Vorsichtsmaßnahme zum Schutz der Ferkelstreu. Obwohl sie mit einem ausgewachsenen männlichen Schwein gezüchtet wurde, sollte ungefähr der Hälfte ihrer Nachkommen ihr GHR-Gen fehlen.

Die Kosten des Sparens zu Leben

Es ist nicht billig, ein genmanipuliertes Schwein zu schaffen und es dann auf den Standard zu bringen, der von der US-amerikanischen Food and Drug Administration und anderen Behörden gefordert wird, die Transplantationen vom Schwein auf den Menschen auf der ganzen Welt regulieren würden. Kessler und ihre Kollegen klonen Schweinembryonen, indem sie das gewünschte genetische Material in Eier einbringen, die montags und dienstags von einem örtlichen Schlachthof gesammelt werden. Um Keime zu minimieren, muss jede neue Schweinelinie damit beginnen, das Tier in einer Laborschale zu zeugen, es per Kaiserschnitt zur Welt zu bringen und es bei der Geburt von seiner Mutter zu trennen. Spätere keimfreie Generationen erfordern nicht so viele Vorsichtsmaßnahmen und kosten nur etwa das Zehnfache der Aufzucht eines Schweins für Speck und Schweinefleisch, sagt Kessler.

Etwa 120 genveränderte erwachsene Schweine und 150 Ferkel leben auf dieser Schweinefarm (eine von nur einer Handvoll weltweit), aber selbst sie kann es sich nicht leisten, Schweine auf den Standard zu bringen, der erforderlich ist, bevor einem Menschen ein Organ transplantiert wird. Wolfs Regierungszuschuss deckt nicht die Kosten für HEPA-Filter zur Reinigung der Luft in jedem Raum der Schweineanlage oder zur Bestrahlung der speziellen vegetarischen Futterpellets, die per Lastwagen angeliefert werden. Die Forscher haben sich jahrelang für die Finanzierung des Baus eines Umzäunungszauns eingesetzt Halten Sie Wildschweine – und ihre Keime – vom Grundstück fern.

Der Forschungswissenschaftler Kurome Mayuko bereitet sich auf die Arbeit mit Schweinembryonen vor und führt Genbearbeitungen ein, die hoffentlich dazu führen werden, dass ihre transplantierten Organe von Menschen akzeptierter werden. LAETITIA VANCON

Reichart sagt, er brauche nur die Finanzierung, um einen weiteren Versuch abzuschließen und Paviane ein ganzes Jahr lang mit den Herzen der Schweine am Leben zu erhalten, bevor er bereit sein wird, sie an Menschen zu testen. Auch andere Gruppen nähern sich. In Florida sagt der Transplantationschirurg Joseph Tector, der kürzlich an die Universität von Miami verlegt wurde, dass er nur Zeit brauche, um eine Schweineanlage wie die von Wolf zu bauen, die nur strenger ist, und dann sei er bereit, Schweinenieren an Menschen zu testen. Die University of Alabama-Birmingham verfügt über eine Schweineanlage zur Unterstützung klinischer Transplantationen, in der sich Experten sowohl mit Herzen als auch mit Nieren befassen. Ihre erste klinische Studie zur Xenotransplantation könnte bei Babys durchgeführt werden, die mit angeborenen Herzfehlbildungen geboren wurden. Ein Schweineherz könnte – wie für Baby Fae erhofft – als Brücke dienen, bis sie ein Menschenherz erhalten können.

Reichart sagt, er tut es nicht müssen der Erste zu sein, der erfolgreich eine Xenotransplantation durchführt. Aber er glaubt, dass er wahrscheinlich zu den Ersten gehören wird, da er so nah dran ist. Nach jahrzehntelanger Forschung könnten die Schweine im Münchner Labor diejenigen sein, die es Chirurgen ermöglichen, die Artenbarriere zu durchbrechen.

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