Ein Herz von Tieren: In Deutschland könnten Patienten bald Schweineherzen transplantiert werden

Nach der Arbeit im Schweinestall duschen zu wollen, leuchtet jedem ein – jedem, der den Geruch von Gülle schon einmal in der Nase hatte. In diesen Stall nördlich von München jedoch kommt nur, wer vorher gründlich duscht, dann in penibel saubere Arbeitskleidung und Gummistiefel schlüpft und vor allem sein Wurstbrot draußen lässt.

„Es geht darum, die Schweine vor uns, vor den Viren und Bakterien, die wir mitschleppen könnten, zu schützen“, sagt Barbara Kessler. Denn einige der 350 Schweine, um die sich die Veterinärin im „Moorversuchsgut“ der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU) in Oberschleißheim bei München kümmert, sind etwas ganz Besonderes: Sie sind genetisch so verändert, dass ihre Organe in den Menschen verpflanzt und etwa Patienten mit Herz- oder Nierenversagen das Leben retten könnten.

Weltweit arbeiten Forscher seit Jahrzehnten daran, derartige „Xenotransplantationen“ Realität werden zu lassen, um eine Lösung für den chronischen Organmangel zu finden. Jetzt sieht es so aus, als könnten es Patienten aus Deutschland sein, denen als Ersten ein Herz aus einem Schwein implantiert wird – eines aus Oberschleißheim.

Die Voraussetzungen dafür sind gegeben, seit ein deutsches Forscherteam um den Herzchirurgen Bruno Reichart und Eckhard Wolf, dem Leiter des Versuchsguts und des LMU-Instituts für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie, im Dezember vergangenen Jahres im Fachblatt „Nature“ einen Rekord verkünden konnte: 195 Tage hielt das Herz eines der Oberschleißheimer Schweine einen Affen am Leben.

Drei veränderte Gene machen die Schweineorgane akzeptabler für den menschlichen Körper

Von außen sieht das Versuchsgut aus wie der idealtypische bayerische Bauernhof – mit dösenden Katzen, kauenden Kühen und dampfendem Mist. Doch längst stecken im ehemaligen Kuhstall Labors, in denen Schweinezellen mit modernsten Gentech-Verfahren verändert werden. „Die Menschheit domestiziert Tiere schon seit über zehntausend Jahren und verändert sie für ihre Zwecke“, sagt Kessler. „Heute verwenden wir nur ausgefeiltere Methoden.“

Erst werden die Schweinezellen in der Petrischale genetisch verändert, überprüft und dann geklont. Dabei wird der Zellkern mit dem veränderten Erbgut in entkernte Schweine-Eizellen eingesetzt. Daraus wachsen Embryos heran, die schließlich im Spezial-Stall einer Sau in die Gebärmutter eingesetzt werden. Geboren werden Ferkel, deren Organe Menschen helfen sollen.

© Sascha Karberg

„Das hier sind die Xeno-Schweine mit der dreifachen genetischen Veränderung, die wir auch für das Experiment mit den Makaken benutzt haben“, sagt Kessler und zeigt auf einen Stall mit acht rosigen Jungschweinen. Sie sehen aus wie jedes andere Hausschwein, trappeln neugierig auf die Besucher zu, grunzen und quieken hin und wieder und riechen, wie Schweine eben so riechen – streng. Einzig die blaue Plastikmatte und die ungewöhnlich sauberen Boxen erinnern daran, dass es sich um besondere, wenn man so will dem Menschen „nähere“ Schweine handelt.

Die drei Genveränderungen sorgen dafür, dass das Immunsystem eines Patienten, dem ein Herz oder eine Niere dieser Schweine eingesetzt wird, das Organ nicht sofort als fremd erkennt und abstößt, sondern toleriert. In Affen zumindest funktionierte das über ein halbes Jahr. Lange genug, um das Experiment nun auch beim Menschen zu wagen.

„Wir könnten die Ersten sein“

„Wir könnten die Ersten sein, die ein Schweineherz in einen Menschen transplantieren“, sagt der Chirurg Bruno Reichart, dem 1983 die erste Herz-Lungen-Transplantation in Deutschland gelang und der sich seit Jahrzehnten darum bemüht, Xenotransplantationen technisch möglich zu machen. Die Patienten, bei denen die erste Xenotransplantation eines Herzens sinnvoll wäre, sind Kinder oder Jugendliche mit schweren, operativ nicht behandelbaren Fehlbildungen des Herzens, bei denen etwa die linke Herzkammer fehlt und die sonst sterben würden. „Aber wir brauchen Unterstützung“, sagt Reichart und meint finanzielle.

Bislang seien alle Experimente durch Forschungsmittel, etwa der Deutschen Forschungsgemeinschaft, getragen. Wenn klinische Studien an Menschen anstehen, brauche es aber eine andere Dimension von Unterstützung, allein schon für die umfangreichen Anträge beim deutschen Paul-Ehrlich-Institut und der europäischen Zulassungsbehörde EMA. „Wenn wir einen Investor finden, könnten wir in zwei, drei Jahren in der Klinik sein“, sagt Reichart.

Doch es fehlt nicht nur an Geld. Es gibt auch noch wissenschaftliche Hürden. Damit die Schweineherzen in die Brustkörbe der insgesamt 14 Makaken passten, mussten die Ärzte die Herzen junger Tiere transplantieren – allerdings wuchs das Pumporgan nach dem Transfer weiter, als ob es ein 300 Kilogramm schweres Schwein und nicht einen 20-Kilogramm-Makaken versorgen müsste. Mit Medikamenten ließ sich das Wachstum nur leidlich drosseln, einige Affen starben, weil das Herz zu groß wurde. Nur zwei lebten länger als sechs Monate.

Kleinere Schweine, damit die Organe besser passen

Auch dieses Problem lässt sich über einen genetischen Kniff lösen, wie Eckhard Wolf und Barbara Kessler inzwischen zeigen konnten. Veränderten sie das Gen für einen Rezeptor, an den ein Wachstumsfaktor bindet, blieben die Schweine deutlich kleiner – wie die einjährige Sau, deren Box Kessler gerade öffnet. Freudig drängelt sie sich an der Veterinärin vorbei und macht auf dem Gang einen Spaziergang. „Sie ist sehr viel kleiner als normal“, stöhnt Kessler, während sie das Tier mühsam wieder in die Box bugsiert.

Die Sau – einen Namen bekommt keines der 350 Tiere – ist vermutlich derzeit das kostbarste Schwein in Wolfs Spezial-Stall. Sie trägt alle vier Mutationen gleichzeitig – drei, um das Immunsystem zu überlisten, und die Zwergwuchs-Mutation. Sie könnte die „Mutter“ der ersten Schweine sein, deren Organe Menschenleben wenn nicht retten, dann zumindest verlängern könnten.

© Sascha Karberg

Nicht nur in Deutschland macht Xenotransplantation Fortschritte. In China wollen Forscher „Insel“-Zellen aus der Bauchspeicheldrüse genveränderter Schweine in Menschen verpflanzt haben, die an Diabetes leiden, weil ihnen Insulin-produzierende Zellen fehlen. In Südkorea haben Forscher beantragt, Hornhaut von Schweinen auf menschliche Augen verpflanzen zu dürfen. Und in den USA haben Forscher im Oktober Haut von Schweinen benutzt, um die Wunden von Patienten schließen zu können.

Wie viele Genveränderungen braucht es, damit der menschliche Körper Schweineorgane toleriert?

Wer aber zuerst ein komplexes Organ wie das Herz verpflanzen wird ist offen. Auch weil unklar ist, wie viele Genveränderungen es braucht, um Schweineorgane kompatibel zum Menschen zu machen. Die US-amerikanische Firma eGenesis etwa meint, dafür sei eine „zweistellige Zahl“ von Genveränderungen – ohne zu verraten, welche.

„Wir verfolgen ein anderes Konzept“, sagt Eckhard Wolf: „So wenig genetische Veränderungen wie möglich.“ Denn irgendwann verliere man den Überblick, welche Veränderung für welche Wirkung oder Nebenwirkung verantwortlich ist. „Zusätzliche Modifikationen können unter Umständen sogar zu schlechteren Ergebnissen führen statt zu besseren.“

© Sascha Karberg

Außerdem war auf einer Xenotransplantationskonferenz in München, die Wolf und Reichart mitorganisiert hatten, zu hören, dass Pharmafirmen – die potentiellen Geldgeber für die Entwicklung von Xenotransplantationstherapien – womöglich gar nicht daran interessiert sein dürften, alle Abstoßungsprobleme mit genetischen Tricks zu lösen. Das Geschäft mit den immununterdrückenden Medikamenten, die xenotransplantierte Patienten vermutlich ein Leben lang nehmen müssen, sei womöglich lukrativer als der Verkauf eines speziell designten Schweineherzens. So einträglich, dass das Herz selbst womöglich gar nichts kosten müsse.

Seit 2010 ist allerdings eine Alternative zur Xenotransplantation im Gespräch, bei der eine Unterdrückung des Immunsystems womöglich überflüssig wäre: menschliche Organe in Schweinen heranwachsen zu lassen, indem man Stammzellen eines Patienten in einen Schweineembryo spritzt. Diesen Chimären-Ansatz verfolgt der japanische Stammzellforscher Hiromitsu Nakauchi (siehe Interview hier).

Eckhard Wolf ist jedoch skeptisch. „Der Vorteil der Xenotransplantation ist, dass man die Schweine sehr einfach vermehren kann, sobald man das richtige Set von genetischen Veränderungen zusammen hat“, sagt Wolf. Die Kosten dafür seien verhältnismäßig gering. Doch bei Nakauchis Ansatz müsse man jedes Mal von neuem beginnen. „Ich glaube nicht, dass sich daraus eine Therapie machen lässt, die zuverlässig genug für eine Zulassung ist.“

Wer am Ende der Erste ist – Bruno Reichart ist es gleich. Natürlich wäre er es gern, sagt er, doch zuallererst wolle er die Xenotransplantation „so konsistent machen, dass jeder sie nachmachen und anwenden kann.“ Erst dann sei es ein Gewinn für die Tausenden von Patienten, die heute noch sterben müssen, während sie auf ein Ersatzorgan warten.