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29.10.2009

Es sieht schon etwas merkwürdig aus, wenn Marcelo Cypel und Shaf Keshavjee die Lungen an das XVIVO-Gerät anstöpseln und das Spenderorgan sich daraufhin wie von Geisterhand auf- und absenkt. Es atmet, obwohl es nicht in einem Körper steckt (siehe Video). Die beiden kanadischen Wissenschaftler vom McEwen Centre for Regenerative Medicine in Toronto haben so etwas wie einen Boxenstopp für lädierte Spenderlungen entwickelt. Ihre neue Methode könnte sich für viele Patienten, die dringend auf ein Organ warten, als hilfreich erweisen.

Im Fachmagazin "Science Translational Medicine" berichten die Wissenschaftler gemeinsam mit anderen Kollegen, wie sie beschädigte Lungen wieder auf Vordermann bringen, die normalerweise nicht mehr für eine Transplantation geeignet wären. Das ist ein verbreitetes Problem: Über 80 Prozent aller gespendeten Lungen, so berichten die Forscher, könnten nicht verwendet werden. Der Grund: Bis der Hirntod eintritt und sie dem Spender entnommen werden, haben sie schon zu starke Beschädigungen erfahren. Sie sind entzündet und die Atmungsfähigkeit ist drastisch vermindert.

Für Patienten, die dringend eine Spenderlunge benötigen, ist das ein Drama. Beispielsweise Mukoviszidose-Patienten brauchen irgendwann eine neue Lunge, weil ihre Atmungsorgane bedingt durch einen Gendefekt immer stärker verschleimen - die Patienten drohen zu ersticken.

Mit Erkältungsviren als Genfähre in die Lungenzellen

Auf der einen Seite herrscht großer Bedarf, auf der anderen Seite kommen viele Organe für eine Spende nicht mehr in Frage. Cypel und Keshavjee suchten deshalb einen Weg, die Entzündungsreaktion und die Beschädigung in den Spenderlungen in den Griff zu kriegen. Ihre Lösung: Gentherapie. Wissenschaftler haben in den letzten Jahren unterschiedliche Ergebnisse mit dieser Methode erzielt, auf der so große Hoffnungen ruhten. In den neunziger Jahren erlitten sie einen drastischen Rückschlag - ein behandeltes Kind starb nach Gentherapie. In jüngster Zeit aber häufen sich die Erfolgsmeldungen. So konnten Wissenschaftler blinden Kindern durch Einschleusen eines Gens wieder zum Sehen verhelfen.

Cypel und Keshavjee aber arbeiteten ohnehin ex vivo - außerhalb des lebenden Organismus.

Normalerweise werden Spenderorgane auf Eis gelagert. Bei dieser Methode hätten die Forscher allerdings ihre Gentherapie nicht durchführen können, da alle Prozesse in den Zellen drastisch heruntergefahren sind. Also entwickelten die Forscher einen Apparat, mit dem sie Lungen außerhalb des Lörpers funktionstüchtig halten konnten. In diesem XVIVO genannten Apparat, liegen die Lungen unter einer Glaskuppel geschützt und bei Körpertemperatur warm gehalten. Kontinuierlich werden die Blutgefäße mit einer sauerstoffhaltigen Nährlösung durchpumpt und das Organ wird permanent beatmet. Der Lunge wird so vorgegaukelt, dass sie sich in einem lebendigen Körper befindet. Die Forscher konnten mit dem Verfahren sowohl stark geschädigte Lungen von Schweinen als auch von Menschen im XVIVO-Apparat über viele Stunden lang stabil halten.

Dann schleusten sie in die Lungenzellen das IL-10-Gen ein, es kodiert für das Protein Interleukin-10, das ein wichtiger Botenstoff des Immunsystems ist. Es unterdrückt Entzündungen und hemmt die Abwehrreaktion des Körpers. Das Interleukin-Gen packten die Forscher in ein gewöhnliches Erkältungsvirus und nutzten es als Fähre - über die Luftröhre brachten sie die Viren in die Lungen, anschließend schleusten die das Gen in die Lungenzellen ein.

Auch bei menschlichen Lungen war die Gentherapie erfolgreich

Cypel und Keshavjee probierten ihre Gentherapie zunächst an den lädierten Schweinelungen aus. Sie brachten die Viren mit dem Interleukin-Gen ein und ließen die Lungen zwölf Stunden lang im XVIVO-Apparat liegen. Der Effekt war eindrucksvoll: Die gentherapierten Lungen erholten sich, schwollen weniger an als normale Spenderlungen. Ihre Durchblutung verbesserte sich und damit auch ihre Fähigkeit, Sauerstoff aufzunehmen und Kohlendioxid abzugeben. Anschließend pflanzten sie die reparierten Lungen den Schweinen erfolgreich wieder ein. Die Forscher untersuchten aber noch nicht, wie lange die Schweine mit den transplantierten Lungen überlebten. Dies werde in einer weiteren Studie noch untersucht, sagte Keshavjee SPIEGEL ONLINE.

Dann machten Cypel und Keshavjee dasselbe bei menschlichen Lungen. Sie waren hirntoten Spendern entnommen worden und aufgrund ihrer starken Beschädigungen für eine Transplantation abgelehnt worden. Zehn Lungen behandelten die Forscher im XVIVO-Apparat mit Gentherapie, zehn weitere erhielten zur Kontrolle keine. Wieder war der Effekt eindeutig: Die Gentherapie verbesserte auch den Zustand der menschlichen Atmungsorgane deutlich.

Die Forscher glauben, dass sie mit ihrer neu entwickelten Methode die Anzahl der einsatzfähigen Spenderlungen drastisch erhöhen können. Aber auch der Zustand von einsatzfähigen Spenderlungen könnte noch weiter verbessert werden: "Die ersten 72 Stunden nach einer Lungentransplantation sind kritisch", sagte Cypel. "Alles, was wir tun können, um eine Schädigung des Organs zu verhindern, besonders in dieser Zeit, wird beträchtliche Auswirkungen auf Überlebensrate und Lebensqualität nach der Transplantation haben."