Der erste Patient mit einer Herztransplantation beim Schwein ist gestorben | Das Schweineherz schlug zwei Monate lang, was hat es durchgemacht?

Am 7. Januar dieses Jahres unternahm der 57-jährige David Bennett, ein Patient mit einer fortgeschrittenen Herzerkrankung, seinen letzten Versuch im Leben – er erhielt eine Schweineherztransplantation. Er war außerdem der erste Patient in der Geschichte, der eine Schweineherztransplantation erhielt.

Zwei Monate später, am Nachmittag des 8. März, starb Bennett im University of Maryland Medical Center (UMMC).

Am 9. März Ortszeit veröffentlichte das University of Maryland Medical Center einen Nachruf auf seiner offiziellen Website. Die genaue Todesursache haben die Ärzte noch nicht bekannt gegeben, doch wird als Einzelheiten erwähnt, dass sich sein Zustand vor einigen Tagen zu verschlechtern begann. Nachdem er erfahren hatte, dass er nicht genesen würde, erhielt er Palliativpflege. In seinen letzten Stunden konnte er mit seiner Familie kommunizieren.

Bildquelle: Twitter @UMMC

Vor die Wahl gestellt, zu sterben oder ein Schweineherz zu bekommen, steckte ein todkranker Herzpatient den Schlüssel zu seinem Leben in die Xenotransplantationsöffnung. Ob der Originalschlüssel mit einem „hochwertigen Schlossimitat“ abgeglichen werden kann, wird in der nächsten Zeit im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit der medizinischen Gemeinschaft und sogar der gesamten Gesellschaft stehen. Warum Schweineherzen verwendet werden und welches Risiko die Patienten tatsächlich tragen, sind ebenfalls interessante Fragen.

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„Dieser Fall reicht aus, um das neue Muster in diesem Bereich zu ändern.“

Das Schweineherz wurde gentechnisch verändert, um hyperakute Abstoßungen und im Schweinegenom lauernde Viren zu bekämpfen, während gleichzeitig einige menschliche Gene eingeführt wurden. Die genetischen Ziele, die eine akute Immunabstoßung und chronische Abstoßungsreaktionen verursachen, wurden jedoch nicht untersucht. Daher ist eine Organabstoßung theoretisch unvermeidlich und nur eine Frage der Zeit.

Das Ergebnis war zwar nicht so gut wie erwartet, aber wenn wir auf die Geschichte zurückblicken, ist es nicht schwer festzustellen, dass diese geneditierte Schweineherztransplantation einen enormen Fortschritt darstellte.

Berichten zufolge wurden die Schweine, die bei der Herztransplantation im Januar zum Einsatz kamen, genetisch verändert, um Gene auszuschalten, die bei Menschen Abstoßungsreaktionen hervorrufen. Außerdem wurde ein bestimmtes Gen ausgeschaltet, um ein übermäßiges Wachstum des in den menschlichen Körper implantierten Schweineherzgewebes zu verhindern.

Auf diesem undatierten Foto posiert der Herzpatient David Bennett (rechts) mit Ärzten, bevor er eine Schweineherztransplantation erhält. Nachrichtenagentur Xinhua/Reuters

Das University of Maryland Medical Center teilte mit, dass Bennett im Oktober letzten Jahres zum ersten Mal zur Behandlung in das Zentrum gekommen sei. Zu dieser Zeit war er ans Bett gefesselt und auf ein extrakorporales Lebenserhaltungssystem angewiesen – die extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO), um sein Leben aufrechtzuerhalten. Sein Zustand ist für eine konventionelle Herztransplantation nicht geeignet. Bevor Bennett die Schweineherztransplantation erhielt, wurde er umfassend über die Risiken der Transplantation informiert, da es sich um ein Experiment mit unbekannten Risiken und Vorteilen handelte.

Das Zentrum teilte mit, dass das transplantierte Herz in Bennetts Körper in den Wochen nach der Operation gut funktioniere und keine Anzeichen einer Abstoßung zeige. Er lebte bei seiner Familie und erhielt Physiotherapie, um wieder zu Kräften zu kommen, bis sich Bennetts Zustand vor einigen Tagen zu verschlechtern begann.

Obwohl er in den zusätzlichen zwei Lebensmonaten nicht nach Hause zurückkehrte, hatte Herr Bennett Zeit, mit seiner Familie zu kommunizieren, spazieren zu gehen, mit seiner Familie zu essen und sich den Super Bowl live anzusehen.

Für ihn kann diese unvermeidliche Entscheidung dazu führen, dass er weniger Reue im Leben empfindet.

Bennetts Chirurg, Bartley Griffiths, sagte, Bennett habe bis zum Ende gegen die Krankheit gekämpft. Diese Operation liefert den Forschern wertvolle Informationen, die den Ärzten hoffentlich dabei helfen werden, Transplantationen besser durchzuführen und künftigen Patienten das Leben zu retten.

Mohammad Mohieldin, Professor für Chirurgie an der University of Maryland School of Medicine und Leiter des Herz-Xenotransplantationsprogramms, sagte, die Forscher hätten durch Bennetts Operation wertvolle Informationen gewonnen und planen, entsprechende klinische Studien in Zukunft fortzusetzen.

Die New York Times berichtete, dass die Xenotransplantation Tausenden von Patienten mit Nieren-, Herz- und anderen Organerkrankungen neue Hoffnung gegeben habe, da die Zahl der gespendeten menschlichen Organe den Bedarf dieser Patienten, die auf eine Organtransplantation warten, nicht decken könne.

Berichten zufolge sagte Bennett am Tag vor der Operation: „Entweder sterben oder eine Transplantation bekommen. Das ist meine letzte Wahl.“ Obwohl Bennetts Leben nur noch zwei Monate dauerte, sagte seine Familie auch: „Ich hoffe, dies ist ein Anfang, nicht das Ende.“

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Die Transplantation von Schweineherzen ist das Ergebnis menschlicher Bemühungen

Heutzutage genießt die Organtransplantation in der Gesellschaft eine breite Akzeptanz. Es handelt sich um ein sehr wirksames Mittel zur Lösung vieler Probleme im Zusammenhang mit Organversagen im Endstadium, das Tausende schwerkranker Patienten vor dem Schatten des Todes bewahrt und ihr Leben verlängert.

„Mit der Förderung und Verwendung wirksamer und sicherer Immunsuppressiva in der klinischen Praxis sind Organtransplantationen immer beliebter geworden, insbesondere die Zahl der Herz-, Leber- und Nierentransplantationen hat von Jahr zu Jahr zugenommen“, sagte Xiu Dianrong, Chefarzt der Allgemeinchirurgie am Dritten Krankenhaus der Peking-Universität.

Doch leider besteht sowohl im In- als auch im Ausland eine große Lücke bei der Organtransplantation.

In den Vereinigten Staaten beispielsweise warten jedes Jahr über 120.000 Menschen auf eine Organtransplantation, doch nur 30.000 Menschen können eine Organtransplantation erhalten, und jeden Tag sterben 21 Menschen, weil nicht genügend Organe für eine Transplantation zur Verfügung stehen.

Noch gravierender sind die diesbezüglichen Daten in unserem Land. Jedes Jahr erleiden in unserem Land mehr als 300.000 Menschen ein Organversagen und benötigen eine Transplantation, doch nur etwa 10.000 Menschen können jedes Jahr eine Transplantation erhalten.

Lei Ruipeng, geschäftsführender Direktor des Zentrums für Bioethikforschung an der Huazhong University of Science and Technology, und Qiu Renzong, ein Forscher am Institut für Philosophie der Chinesischen Akademie der Sozialwissenschaften, schrieben einmal in der China Science Daily, dass in den 1920er, 1930er, 1960er und 1970er Jahren bei den meisten Xenotransplantationen in Europa und den USA Gorillas oder Paviane als tierische Quellen für Organtransplantationen verwendet wurden, diese jedoch alle scheiterten und die Überlebensraten äußerst niedrig waren. Darüber hinaus ist die Verwendung von Primaten als Quelle für Transplantationsorgane sehr teuer und schwierig zu fördern und anzuwenden.

Daher dachten Wissenschaftler darüber nach, Schweineorgane als Quelle für eine Xenotransplantation zu verwenden. Chen Zhonghua sagte, dass Schweineorgane wie Herz, Nieren und Leber aufgrund ihrer Größe denen des Menschen ähneln und daher möglicherweise eine ähnliche Funktion als Funktionsersatz übernehmen könnten. Darüber hinaus sind Schweine wirtschaftliche Massentierarten und gelten daher als ideale Quelle für Organspender.

Die Genomeditierung ist die Grundlage für die erfolgreiche Transplantation xenogener Organe wie beispielsweise Schweineherzen.

Durch die Genomeditierung kann das Schweineherz dem menschlichen Herzen ähnlicher gemacht werden, um möglichst viele Abstoßungsreaktionen zu vermeiden und lange zu überleben.

Der erste Schritt besteht darin, das hyperakute Abstoßungsziel auszuschalten.

Ausgehend von einigen der aktuell veröffentlichten Informationen sollte dieses geneditierte Schweineherz zumindest das α-Gal-Gen (α-Galaktosidase) ausgeschaltet haben, das ein wichtiges Ziel für die Entstehung hyperakuter Abstoßungsreaktionen darstellt.

Zu den weiteren Genen, die ausgeschaltet werden können, gehören das CMAH-Gen, das β4GalNT2-Gen, das ASGR1-Gen usw. Die von ihnen exprimierten Proteine ​​können von den Immunzellen des Empfängers schnell erkannt und angegriffen werden, was zu Reaktionen führt, die das Leben des Empfängers gefährden.

Der zweite Schritt besteht darin, latente virusbezogene Gene auszuschalten.

Beispielsweise ähnelt das porcine endogene Retrovirus (PERV) dem HIV-Virus. Es wandelt seine eigene genetische Information in DNA um und integriert sie in die Gene des Rezeptors, wodurch eine dauerhafte Latenz erreicht wird. Sobald die Bedingungen es erlauben, wird mit der Transkription und Translation dieses Gens begonnen und es wird schließlich in ein fertiges Virus verpackt, das den Rezeptor infiziert und die Krankheit verursacht. Wie bei einer HIV-Infektion gibt es keine vollständige Heilung.

Dank der Arbeit von Dr. Luhan Yang ist die CRISPR-Cas 9-Technologie seit 2015 immer ausgereifter und kann Proviren in Schweinegenen durch den Einsatz einer „Genschere“ vollständig herausschneiden.

Der dritte Schritt besteht darin, einige menschliche Gene einzuführen.

Einige menschliche Gene können auch in das Genom geneditierter Tiere eingeführt werden, beispielsweise menschliches CD55 und menschliches CD59, die beide wichtige menschliche Komplementhemmfaktoren sind. Dieser Faktor kann als natürlicher hemmender Immunmodulator verstanden werden, der das Auftreten hyperakuter Abstoßungs- und Entzündungsreaktionen verringern und xenotransplantierte Gewebe und Organe schützen kann.

Bei den oben genannten Technologien handelt es sich um ausgereifte und für die Xenotransplantation veröffentlichte Fortschritte.

Neben hyperakuten Abstoßungsreaktionen gibt es jedoch auch akute und chronische. Die akute Form wird hauptsächlich durch die ABO-Blutgruppe und den HLA-Komplex vermittelt und steht im Zusammenhang mit der Abstoßung allogener Organtransplantate beim Menschen. Um diese zu lösen, sind mehrere Genorte beteiligt und es besteht ebenfalls Unsicherheit.

Ob bei dieser Schweineherztransplantation andere Technologien zur Genomeditierung zum Einsatz kamen, wird später bekannt gegeben.

Es lässt sich nicht leugnen, dass dieser Versuch einen großen Schritt in Richtung des Ziels einer praktischen Transplantation geneditierter Tierorgane auf den Menschen darstellt. Es ist sehr wahrscheinlich, dass unsere Generation die praktische Anwendung dieser Technologie noch erleben wird.

Wir müssen diesen Fortschritt jedoch weiterhin mit Vorsicht genießen und die Veröffentlichung vieler technischer Details abwarten, beispielsweise der wichtigsten Punkte:

Was war die unmittelbare Todesursache des Patienten? Infizieren? Ausschluss? Medikamenteninduziertes Organversagen?

Was sind die bearbeiteten Gene? Für welche Funktionen sind sie jeweils zuständig?

Wie stark ist der Immunangriff des Körpers des Patienten auf xenogene Organe?

Über die Lösung dieser Rätsel wird hoffentlich in einigen Monaten ernsthaft in wissenschaftlichen Zeitschriften berichtet. Möglicherweise werden eine Autopsie, eine Herzbiopsie, immunologische Tests und eine detaillierte Anamnese durchgeführt. Nur durch deren Klärung können wir wissen, wie weit dieser Schritt fortgeschritten ist.

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Wie man mit Ablehnung umgeht

Bei allogenen Organtransplantationen kommt es bereits zu Abstoßungsreaktionen, und die durch Xenotransplantationen hervorgerufenen Abstoßungsreaktionen sind noch besorgniserregender.

Die ersten 48 Stunden nach der Transplantation werden als hyperakute Abstoßungsphase bezeichnet, in der es beim transplantierten Organ zu Ischämie oder Nekrose kommen kann. Glücklicherweise hat der transplantierte Patient diese „lebensbedrohlichen“ 48 Stunden sicher überstanden. Obwohl er zur Aufrechterhaltung seiner kardiopulmonalen Funktion noch immer auf ECMO-Geräte angewiesen ist, hat das transplantierte Schweineherz begonnen, normal zu schlagen, und das medizinische Team wird dem Patienten dabei helfen, sich schrittweise von der Hilfsmaschine zu entwöhnen.

Bei Organtransplantationen zwischen Menschen besteht das Risiko einer Krankheitsverbreitung. Sobald ein Schweineherz in den menschlichen Körper gelangt, kann es auch vom Schwein übertragene Krankheitserreger auf den Menschen übertragen und ihn krank machen. In einer Studie über Schweineherztransplantationen bei Pavianen starben einige Paviane nach der Operation an einer Infektion mit dem porcinen Cytomegalovirus.

Die meisten Viren, Bakterien und Pilze bei Schweinen können durch Erkennung und Selektion, kontrollierte Zuchtbedingungen, frühes Absetzen und Embryotransfer eliminiert werden. Allerdings können sich porcine endogene Retroviren in das Schweinegenom integrieren, was die Inaktivierung erschwert.

Bei Patienten, die die hyperakute Abstoßungsphase erfolgreich überstehen, kann es innerhalb weniger Tage bis Wochen nach der Transplantation zu komplexeren und schwereren zellulären Transplantatabstoßungsreaktionen kommen. Das gesamte Immunsystem wird mobilisiert, um „fremde ungebetene Gäste“ anzugreifen. Mit der Entwicklung der Gentechnik überwinden Wissenschaftler jedoch allmählich das Problem der Immunabstoßung bei der Xenotransplantation.

Im Vergleich zu Herz- und Nierentransplantationen ist die Transplantation einer Schweineleber schwieriger durchzuführen, da die molekularen Mechanismen der xenogenen Abstoßung komplexer sind und die thrombotische Mikroangiopathie und Koagulopathie schwerwiegender zu sein scheinen. Derzeit beträgt die Überlebenszeit von Schweinelebertransplantationen bei Pavianen etwa einen Monat. Die Schweinelunge ist das Organ, das am stärksten durch Gerinnungsstörungen geschädigt wird. Kürzlich überlebten Primaten, denen gentechnisch veränderte Schweinelungen transplantiert wurden, etwa einen halben Monat. Darüber hinaus wird derzeit an der Nutzung von Transplantationen zur Behandlung von Krankheiten wie Diabetes und Parkinson geforscht.

Daher könnten Herz und Niere die ersten beiden festen Organe sein, die für klinische Xenotransplantationen verwendet werden , und für die Transplantation anderer Organe sind möglicherweise weitere genetische Veränderungen und Anpassungen der immunsuppressiven Therapie erforderlich, bevor sie beim Menschen angewendet werden können.

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Hommage an die Entdecker

Es ist erwähnenswert, dass eines der größten Hindernisse für Organtransplantationen, die unzählige Leben retten, der extreme Mangel an Spenderorganen ist. Dies hat Wissenschaftler auch dazu veranlasst, seit langem die Xenotransplantation zu versuchen. Was die Xenotransplantation des Herzens betrifft, so transplantierte Dr. James Hardy vom University of Mississippi Hospital in den Vereinigten Staaten bereits 1964 zum ersten Mal ein Schimpansenherz in einen Menschen.

Wu Jun, Assistenzprofessor am University of Texas Southwestern Medical Center, sagte einmal, dass die Transplantation menschlicher Organe eine sehr wichtige Entwicklung in der modernen Medizin sei. Durch die Entfernung erkrankter und abgestorbener Organe und deren Ersatz durch gesunde und vitale Organe kann lebensbedrohlich erkrankten Patienten neues Leben geschenkt werden.

„Im gegenwärtigen gesellschaftlichen Kontext ist nicht die Technologie das wichtigste Hindernis für Organtransplantationen, sondern die Quelle der Organe.“ Er erklärte, dass Organe innerhalb einer bestimmten Zeitspanne nach dem Verlassen des Körpers der Mutter in einen neuen Körper transplantiert werden müssen, um zu überleben. Bei den meisten Unfalltoden muss eine Spendenvereinbarung unterzeichnet werden, bevor die Person lebt, und die Person darf nicht an einer schweren Krankheit leiden. Aufgrund dieser harten Bedingungen ist es für uns schwierig, eine Quelle für austauschbare Organe zu finden.

Eines seiner Ziele besteht darin, durch Stammzellentechnologie funktionsfähige, unabhängige menschliche Organe zu gewinnen und so eine legale und wirksame Organquelle für Patienten bereitzustellen, die eine Organtransplantation benötigen. „Natürlich ist dies nur das ultimative Ziel, und es ist noch ein langer Weg.“

Das Team, das die Operation durchgeführt hat. Die Operation wurde am 7. Januar Ortszeit an der University of Maryland School of Medicine durchgeführt. |Medizinische Fakultät der University of Maryland

Im Jahr 2020 erklärte Huang Jiefu, Vorsitzender der China Organ Transplant Development Foundation, öffentlich, dass jedes Jahr etwa 300.000 Patienten aufgrund von Organversagen im Endstadium auf eine Organtransplantation warten, während die Zahl der Organtransplantationen pro Jahr nur etwa 20.000 beträgt und eine große Lücke bei den Transplantationen besteht.

„Organtransplantationen sind derzeit eine wichtige medizinische Methode, um Patienten mit Organversagen im Endstadium zu retten, aber ohne Spenden gäbe es keine Transplantationen.“

Der Mangel an Organspendern ist weltweit ein sehr ernstes Problem und die Entwicklung alternativer Technologien für dieselbe Organtransplantation kann in einer verzweifelten Situation als hilflose Maßnahme bezeichnet werden.

Und doch sind wir die Nachkommen jener Menschen, die sich angesichts verzweifelter Aussichten entschieden, dem Schicksal zu trotzen, statt wie Lämmer zur Schlachtbank in die gute Nacht zu gehen. Dieser unbezwingbare Mut und die Weisheit, die Welt zu verändern, liegen uns in den Genen.

Kennedy, der Gründer des Apollo-Mondlandeprogramms, sagte einmal:

Wir haben uns entschieden, in diesem Jahrzehnt zum Mond zu fliegen und die anderen Dinge zu tun, nicht weil sie einfach sind, sondern weil sie schwierig sind.

„Wir hoffen, dass diese Geschichte der Anfang der Hoffnung sein kann und nicht das Ende.“

Gruß an alle Entdecker!

Quellen:

[1] https://www.theguardian.com/us-news/2022/jan/10/maryland-pig-heart-transplant-human-medical-first

[2] https://www.umms.org/ummc/news/2022/first-successful-transplant-of-porcine-heart-into-adult-human-heart.

[3] https://apnews.com/article/pig-heart-transplant-6651614cb9d73bada8eea2ecb6449aef

[4]https://edition.cnn.com/2022/01/10/health/genetically-modified-pig-heart-transplant/index.html

[5] Lu T, Yang B, Wang R, Qin C. Xenotransplantation: Aktueller Stand der präklinischen Forschung. Front Immunol. 2020;10:3060.

[6] Platt JL, Piedrahita JA, Cascalho M. Klinische Xenotransplantation des Herzens: Am Wendepunkt. J Herz-Lungen-Transplantation. 2020;39(8):758-760.

[7] Reichart B, Längin M, Radan J, et al. Herztransplantation von Schweinen auf nichtmenschliche Primaten: Der letzte Schritt zur klinischen Xenotransplantation? J Herz-Lungen-Transplantation. 2020;39(8):751-757.

[8] Cooper DKC, Gaston R, Eckhoff D, Ladowski J, Yamamoto T, Wang L, Iwase H, Hara H, Tector M, Tector AJ. Xenotransplantation – aktueller Stand und Perspektiven. Br Med Bull. 2018;125(1):5-14.

[9] https://www.bbc.com/news/health-58993696

[10] https://www.usatoday.com/story/news/health/2022/03/09/human-pig-heart-transplant-patient-dies/9437650002/

[11] https://www.medschool.umaryland.edu/news/2022/IN-MEMORIAM-David-Bennett-Sr.html

Umfassende Quellen: Nachrichtenagentur Xinhua, China Youth Daily, China Science Daily, The Paper usw.