Perspektiven und Kontroversen

28 Tage alte Schweineembryonen besitzen Nachbildungen menschlicher Nieren. (Foto: GIBH)

Dies ist ein historisches Bild. Einem Forscherteam in China ist es erstmals gelungen, ein menschliches Organ in einem anderen Tier nachzubilden.

Das Experiment mit geklonten Nieren aus Schweineembryonen stellt einen Schritt hin zum Traum dar, andere Säugetiere als Organspender für Transplantationen zu nutzen. Allerdings werfen diese „Hybridorgane“ weiterhin schwierige ethische Fragen auf.

Forscher des Guangzhou Institute of Biomedical and Health Sciences haben erwachsene menschliche Zellen so umprogrammiert, dass sie wieder die Fähigkeit besitzen, jedes beliebige Organ oder Gewebe im Körper zu bilden. Das Team setzte diese pluripotenten menschlichen Zellen in Schweineembryonen ein, die gentechnisch so verändert worden waren, dass sie sich nicht zu Schweinenieren entwickelten. Die menschlichen Zellen füllten die Lücke und bildeten eine rudimentäre Niere, ein Zwischenstadium des Nierensystems, das Mesonephros genannt wird.

Das Team setzte insgesamt 1820 Embryonen in 13 Sauen ein und beendete die Trächtigkeiten nach 25 und 28 Tagen (etwa einem Viertel der normalen Trächtigkeitsdauer bei Schweinen) zur Auswertung. Die Ergebnisse zeigten, dass fünf der ausgewählten Embryonen während der Entwicklung normale Nieren aufwiesen, wobei die Harnleiter begannen, sich mit der Blase zu verbinden. Diese Nieren enthielten 50–60 % menschliche Zellen.

Die Forschung wurde von der chinesischen Wissenschaftlerin Liangxue Lai geleitet, die Idee dazu stammte jedoch von einem Team um den spanischen Forscher Juan Carlos Izpisua. 2017 verkündete Izpisua die Erzeugung von Mensch-Schwein-Embryonen mit einem Verhältnis von 1:100.000 menschlichen Zellen zu Schweinezellen. Diese bahnbrechenden Experimente wurden an der Universität Murcia (Spanien) und auf zwei Farmen in Murcia durchgeführt, trotz heftiger Debatten eines Expertengremiums des Carlos-III-Gesundheitsinstituts. Schließlich gab das Gremium trotz der „mit der Erzeugung von Mensch-Schwein-Chimären verbundenen biologischen Risiken“ grünes Licht für die Versuche, allerdings unter der Bedingung, dass sich keines der Tiere mit menschlichen Zellen fortpflanzen könne.

In einem 28 Tage alten Schweineembryo entwickelte sich eine Niere, die zur Hälfte aus menschlichen Zellen bestand. (Foto: GIBH)

Herr Izpisua begrüßte die neue Forschung, an der er nicht beteiligt war. „Sie geht noch einen Schritt weiter und zeigt, dass sich Zellen räumlich organisieren und organisierte Gewebestrukturen bilden können“, sagte der Forscher, der auch Direktor des San Diego Institute of Science bei Altos Laboratories in den USA ist.

„Es ist noch nicht möglich, menschliche Organe in Schweinen zu züchten, aber diese Forschung bringt uns einen Schritt näher. Das ist ein großer Schritt“, kommentierte Herr Izpisua.

Laut offiziellen Angaben werden weltweit jährlich etwa 150.000 Organe transplantiert, aber allein in den USA stehen 100.000 Menschen auf der Warteliste für eine Organtransplantation, und 17 von ihnen sterben jeden Tag.

Liangxue Lai und ein Team unter der Leitung des spanischen Forschers Miguel Angel Esteban arbeiten derzeit an der Entwicklung ausgereifter Nieren, stehen dabei aber noch vor technischen und ethischen Herausforderungen. Eine der größten Hürden ist die Verhinderung, dass menschliche Zellen aus der Niere austreten und sich im Gehirn oder den Keimdrüsen (Hoden oder Eierstöcken) des Schweins integrieren.

„Die Frage ist, ob es ethisch vertretbar ist, Schweine mit geklonten Nieren von Erwachsenen zur Welt zu bringen. Das hängt ganz davon ab, inwieweit die menschlichen Zellen zu den anderen Geweben des Schweins beitragen“, sagte Herr Esteban.

Seine am 7. September in der Fachzeitschrift Cell Stem Cell veröffentlichte Studie zeigte, dass sich „sehr wenige“ menschliche Zellen im Gehirn und Rückenmark von Schweineembryonen verteilten. „Um jegliche ethische Bedenken auszuräumen, modifizieren wir die menschlichen Zellen so, dass sie in keiner Weise in das zentrale Nervensystem des Schweins gelangen können“, erklärte der spanische Arzt.

Im Jahr 2020 gelang es einem Team der Universität von Minnesota, menschliches Endothel (die innere Schicht der Blutgefäße) in Schweineembryonen zu erzeugen.

Ein Jahr später gelang es demselben Team unter der Leitung von Mary Garry und Daniel Garry, 27 Tage alte Schweineembryonen mit geklonten Muskeln zu erzeugen.

Der spanische Arzt Miguel Ángel Esteban (rechts) und sein chinesischer Kollege Liangxue Lai am Guangzhou Institute of Biomedicine and Health. (Foto: GIBH)

Mit dem neuen Experiment in China merkte der Nephrologe Rafael Matesanz, Gründer und ehemaliger Direktor der Nationalen Transplantationsorganisation in Spanien, an, dass dies das erste Mal sei, dass ein menschliches Organ in einem anderen Tier erzeugt wurde. „ Konzeptionell ist dies ein sehr wichtiger und bedeutsamer Schritt, aber er ist noch keine Vorstufe zur Nierenproduktion“, sagte der Nephrologe.

Matesanz war Mitglied des Komitees, das Izpisuas Experimente in Murcia genehmigte. Seiner Meinung nach sei es „zweifelhaft“, dass ein Experiment wie das in Guangzhou durchgeführte in Europa genehmigt würde, da die Möglichkeit bestehe, dass menschliche Zellen in das Gehirn des Schweineembryos eindringen könnten, was tatsächlich geschehen sei.

„ Das Hauptrisiko besteht darin, dass die Zellen in das zentrale Nervensystem gelangen und dort Mensch-Schwein-Körper bilden. Oder dass sie in das Fortpflanzungssystem gelangen “, warnte er.

Der Gründer der National Transplant Foundation ist überzeugt, dass die Entwicklung gentechnisch veränderter Schweine, bei denen Schweineorgane nach einer Transplantation beim Menschen nicht abgestoßen werden, ein vielversprechenderer Weg sei. Am 25. September 2021 transplantierte ein Chirurgenteam der New York University erfolgreich eine Schweineniere in eine hirntote Frau. Am 7. Januar 2022 wurde dem Amerikaner David Bennett nach einer Operation am Universitätsklinikum Maryland als erstem Menschen ein schlagendes Schweineherz in die Brust eingesetzt. Bennett starb zwei Monate später an Herzversagen, doch gab es trotz der Infektion seines Herzens mit einem Schweinevirus keine offensichtlichen Anzeichen einer Organabstoßung.

Der spanische Chemiker Marc Güell ist einer der Gründer von eGenesis, einem amerikanischen Unternehmen, das Schweine-DNA verändert, um Schweineorgane für menschliche Transplantationen herzustellen. Auch Herr Güell begrüßte diese neuen Ergebnisse: „ Sie könnten dazu beitragen, die aktuellen Grenzen des Chimärismus zwischen den Arten besser zu verstehen .“

Der Nephrologe Josep Maria Campistol, Generaldirektor des Hospital Clínic de Barcelona, hob die vielfältigen Möglichkeiten hervor, die sich durch die Embryonalentwicklung von Schweinen und Menschen eröffnen. „ Sie könnten eine unerschöpfliche Quelle für Organe sein und die Möglichkeit bieten, spezifische, personalisierte menschliche Organe für bestimmte Patienten zu erzeugen “, sagte er.

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