Können bald Schweineherzen transplantiert werden?

Ein Schweineherz, bitte!“ Als Medizinstudent im ersten Semester geht man nicht nur in die Vorlesung, sondern manchmal auch zum  Metzger. Um das Organ zu begreifen, es sich ganz in Ruhe zu Hause anzusehen und die Abläufe besser zu verstehen, ist es recht üblich, auf Schweineherzen zurückzugreifen. Die sind leicht zu bekommen, günstig - und der Aufbau entspricht dem des menschlichen Organs ziemlich genau. Da ist es nicht verwunderlich, dass Forscher schon lange daran arbeiten, Schweine nicht nur als Fleischlieferanten oder Anschauungsobjekt für Medizinstudenten zu nutzen. Sie wollen mit Hilfe der Tiere den eklatanten Mangel an Spenderorganen eindämmen. Laut der Deutschen Stiftung Organtransplantation warten zurzeit mehr als 10.000 Menschen allein in der Bundesrepublik auf einen Spender von Herz, Leber, Niere oder anderen lebenswichtigen Organen. Statistisch gesehen sterben hierzulande pro Tag drei Menschen, weil sie nicht rechtzeitig ein Organ erhalten haben. Wieso also verpflanzen wir noch keine Schweineherzen?

Ein Problem bei solchen Transplantationen sind Viren. Die befinden sich tief im Erbgut der Zellen: Versteckt in der Schweine-DNA liegt auch die Erbinformation von sogenannten Retroviren. Diese wurden im Laufe der Evolution in die DNA integriert, zum Teil können sie noch abgelesen und wieder zum Virus werden. Das ist an sich nichts Besonderes: Bei der Entschlüsselung des menschlichen Erbguts, auch Genom genannt, haben Forscher überrascht festgestellt, dass auch etwa neun Prozent der menschlichen DNA eigentlich von Viren stammt. Größtenteils sind diese Teile funktionslos, aber hin und wieder werden sie auch vom Wirt genutzt. Virus und Mensch haben sich ganz gut aufeinander eingestellt.

Mit Gentechnik gegen Viren

Bei Viren, die in transplantierten Schweine-Herzzellen entstehen, kann das anders sein. Problematisch wird es, wenn sie den Menschen infizieren und sich diese Viren in das menschliche Genom einschleusen. Dabei können sie leicht etwas durcheinanderbringen und das kann zu Tumorbildung und Leukämie führen oder das Immunsystem schädigen.

Forscher arbeiten daher schon länger daran, Retroviren zu bekämpfen, die vom Schweineorgan auf das menschliche Gewebe übertragen werden könnten. Bisher wurden jedoch nur Methoden entwickelt, die angreifen, wenn das Virus bereits entstanden ist - zum Beispiel Impfungen. Nun ist es Forschern der Harvard Medical Schoolgelungen, das Problem zu lösen, bevor auftaucht: Die Arbeitsgruppe um den Molekularbiologen George Church benutzte eine neue Methode der Gentechnik, das sogenannte CRISPR/Cas9-System, um Retroviren aus der DNA herauszuschneiden. Diese Technik ermöglicht es den Forschern, ganz gezielt nach bestimmten Genen in der DNA zu suchen und diese zu entfernen. Im Schweinegenom kannte man viele Stellen mit Retroviren-DNA - die Forscher entfernten 62 davon. Damit konnten sie deren Übertragung aus den Schweinezellen auf die benachbarten Menschenzellen stark reduzieren. Da es von ihnen keine DNA mehr im Schweinegenom gab, konnten die Viren nicht mehr entstehen und das menschliche Gewebe auch nicht mehr infizieren. “Das verändert das ganze Spiel!“, sagte Church euphorisch zum "Science Magazin". Steht jetzt einer Transplantation von Schweineherzen nichts mehr im Wege?

So weit sind die Forscher dann doch noch nicht. Zum einen wurden die Versuche in Zellkulturen durchgeführt. Das bedeutet, dass sie zwar zeigen konnten, dass der Mechanismus funktioniert - unklar bleibt jedoch, ob sich die Ergebnisse auf lebende Organismen übertragen lassen. Außerdem sind Viren und ihre Übertragung nur eine Gefahr unter vielen, die es bei der Verpflanzung von Organen zu beachten gibt.

“Ein Problem weniger“

Ein anderes, sehr grundlegendes Problem bei der Organtransplantation im Allgemeinen ist die Abstoßung des fremden Gewebes. Eine Hauptaufgabe des Immunsystems ist es nämlich, Fremdkörper zu erkennen und zu bekämpfen. Das ist wichtig für die Abwehr von Parasiten. Allerdings werden auch transplantierte Organe als Fremdkörper erkannt - noch dazu als sehr große. Damit sie nicht abgestoßen werden, müssen Ärzte das Immunsystem des Empfängers unterdrücken. Das heißt: Selbst bei normalen Transplantationen gibt es ein Risiko, da der Körper auch Zellen von anderen Menschen als "fremd" erkennt. Bei Organen aus weniger verwandten Organismen ist die Abstoßungsreaktion noch heftiger. Ein Schweineherz im Körper könnte also zu einem echten Problem für das Immunsystem werden. Da ist das Ausschalten der Viren im Schweinegenom nur “ein 

Können Schweine zu Organspendern werden?

Ein Schweineherz, bitte!“ Als Medizinstudent im ersten Semester geht man nicht nur in die Vorlesung, sondern manchmal auch zum  Metzger. Um das Organ zu begreifen, es sich ganz in Ruhe zu Hause anzusehen und die Abläufe besser zu verstehen, ist es recht üblich, auf Schweineherzen zurückzugreifen. Die sind leicht zu bekommen, günstig - und der Aufbau entspricht dem des menschlichen Organs ziemlich genau. Da ist es nicht verwunderlich, dass Forscher schon lange daran arbeiten, Schweine nicht nur als Fleischlieferanten oder Anschauungsobjekt für Medizinstudenten zu nutzen. Sie wollen mit Hilfe der Tiere den eklatanten Mangel an Spenderorganen eindämmen. Laut der Deutschen Stiftung Organtransplantation warten zurzeit mehr als 10.000 Menschen allein in der Bundesrepublik auf einen Spender von Herz, Leber, Niere oder anderen lebenswichtigen Organen. Statistisch gesehen sterben hierzulande pro Tag drei Menschen, weil sie nicht rechtzeitig ein Organ erhalten haben. Wieso also verpflanzen wir noch keine Schweineherzen?

Ein Problem bei solchen Transplantationen sind Viren. Die befinden sich tief im Erbgut der Zellen: Versteckt in der Schweine-DNA liegt auch die Erbinformation von sogenannten Retroviren. Diese wurden im Laufe der Evolution in die DNA integriert, zum Teil können sie noch abgelesen und wieder zum Virus werden. Das ist an sich nichts Besonderes: Bei der Entschlüsselung des menschlichen Erbguts, auch Genom genannt, haben Forscher überrascht festgestellt, dass auch etwa neun Prozent der menschlichen DNA eigentlich von Viren stammt. Größtenteils sind diese Teile funktionslos, aber hin und wieder werden sie auch vom Wirt genutzt. Virus und Mensch haben sich ganz gut aufeinander eingestellt.

Mit Gentechnik gegen Viren

Bei Viren, die in transplantierten Schweine-Herzzellen entstehen, kann das anders sein. Problematisch wird es, wenn sie den Menschen infizieren und sich diese Viren in das menschliche Genom einschleusen. Dabei können sie leicht etwas durcheinanderbringen und das kann zu Tumorbildung und Leukämie führen oder das Immunsystem schädigen.

Forscher arbeiten daher schon länger daran, Retroviren zu bekämpfen, die vom Schweineorgan auf das menschliche Gewebe übertragen werden könnten. Bisher wurden jedoch nur Methoden entwickelt, die angreifen, wenn das Virus bereits entstanden ist - zum Beispiel Impfungen. Nun ist es Forschern der Harvard Medical Schoolgelungen, das Problem zu lösen, bevor auftaucht: Die Arbeitsgruppe um den Molekularbiologen George Church benutzte eine neue Methode der Gentechnik, das sogenannte CRISPR/Cas9-System, um Retroviren aus der DNA herauszuschneiden. Diese Technik ermöglicht es den Forschern, ganz gezielt nach bestimmten Genen in der DNA zu suchen und diese zu entfernen. Im Schweinegenom kannte man viele Stellen mit Retroviren-DNA - die Forscher entfernten 62 davon. Damit konnten sie deren Übertragung aus den Schweinezellen auf die benachbarten Menschenzellen stark reduzieren. Da es von ihnen keine DNA mehr im Schweinegenom gab, konnten die Viren nicht mehr entstehen und das menschliche Gewebe auch nicht mehr infizieren. “Das verändert das ganze Spiel!“, sagte Church euphorisch zum "Science Magazin". Steht jetzt einer Transplantation von Schweineherzen nichts mehr im Wege?

So weit sind die Forscher dann doch noch nicht. Zum einen wurden die Versuche in Zellkulturen durchgeführt. Das bedeutet, dass sie zwar zeigen konnten, dass der Mechanismus funktioniert - unklar bleibt jedoch, ob sich die Ergebnisse auf lebende Organismen übertragen lassen. Außerdem sind Viren und ihre Übertragung nur eine Gefahr unter vielen, die es bei der Verpflanzung von Organen zu beachten gibt.

“Ein Problem weniger“

Ein anderes, sehr grundlegendes Problem bei der Organtransplantation im Allgemeinen ist die Abstoßung des fremden Gewebes. Eine Hauptaufgabe des Immunsystems ist es nämlich, Fremdkörper zu erkennen und zu bekämpfen. Das ist wichtig für die Abwehr von Parasiten. Allerdings werden auch transplantierte Organe als Fremdkörper erkannt - noch dazu als sehr große. Damit sie nicht abgestoßen werden, müssen Ärzte das Immunsystem des Empfängers unterdrücken. Das heißt: Selbst bei normalen Transplantationen gibt es ein Risiko, da der Körper auch Zellen von anderen Menschen als "fremd" erkennt. Bei Organen aus weniger verwandten Organismen ist die Abstoßungsreaktion noch heftiger. Ein Schweineherz im Körper könnte also zu einem echten Problem für das Immunsystem werden. Da ist das Ausschalten der Viren im Schweinegenom nur “ein Problem weniger“, wie Daniel Salomon, ein Transplantationsimmunologe aus San Diego, es gegenüber "Science" ausdrückt. 

Zwar wird heute schon Gewebe von Schweinen genutzt, um biologische Herzklappen zu konstruieren. Der Einsatz von richtigen Organen, die man dem Schwein entnehmen kann, und die dann im  Menschen alle lebenswichtigen Aufgaben erfüllen, ist aber noch nicht abzusehen. Denn neben technischen Problemen wird es wohl auch noch manche ethische Frage zu klären geben.

 Problem weniger“, wie Daniel Salomon, ein Transplantationsimmunologe aus San Diego, es gegenüber "Science" ausdrückt. 

Zwar wird heute schon Gewebe von Schweinen genutzt, um biologische Herzklappen zu konstruieren. Der Einsatz von richtigen Organen, die man dem Schwein entnehmen kann, und die dann im  Menschen alle lebenswichtigen Aufgaben erfüllen, ist aber noch nicht abzusehen. Denn neben technischen Problemen wird es wohl auch noch manche ethische Frage zu klären geben.