Molekularmedizinerin erklärt, was Ärzte über Organtransplantationen wissen müssen

Was die wenigsten Ärzte über Organspende wissen


Lesedauer: 10 min.

Wie viel weiß ich wirklich über Organtransplantationen?

Immunologie wird im Medizinstudium im 1. Abschnitt des klinischen Teils behandelt. Aufgrund der extremen Informationsdichte geraten wichtige Details über das Immunsystem aber häufig in Vergessenheit.

Transplantationspatienten werden von Ärzten jedoch oft jahrelang betreut und dieses Fachwissen ist wichtig, um eine ganzheitliche Behandlung zu garantieren.

Deshalb erläutern wir in diesem Beitrag wichtigsten Inhalte zum Thema Organtransplantation.

Darunter auch, welche Prozesse bei einer Organspende im Körper des Empfänger ablaufen und wie man Abstoßungsreaktionen entgegenwirken kann.

Ein Beitrag der Molekular-Medizinerin Carla Schmidt der Oxford University.

 

Krebsrisiko und Organtransplatationen

Kennen Sie den Zusammenhang zwischen Organtransplantationen und Krebsrisiko?

Seit der ersten Organtransplantation 1954, wurden mehr als 120 000 Organe in rund 50 deutschen Transplantationszentren verpflanzt. Dennoch stehen in Deutschland zurzeit mehr als 9000 Menschen auf der Warteliste für ein Spenderorgan.

Statistik, die zeigt, dass 7148 Patienten auf eine Niere als Spenderorgan warten. Danach folgen Leber, Herz, Lunge und Pankreas mit jeweils unter 1000 Wartenden.

Zahl der Patientinnen & Patienten auf der Warteliste, nach Organ. Quelle: Deutsche Stiftung Organtransplantation (2020)
https://www.organspende-info.de/zahlen-und-fakten/statistiken.html

Obwohl der operative Eingriff einer Organtransplantationen heutzutage meist ohne Komplikationen verläuft, gibt es einige Langzeitprobleme, die oft erst Monate oder Jahre nach der Transplantation aufkommen.

Dank der modernen Medizin liegt die Lebenserwartung mit einem Spenderorgan weit höher als noch vor einigen Jahren.

Das bedeutet aber auch, dass Langzeitkomplikationen nach Organspenden immer mehr in den Fokus rücken.

Laut der International Society for Heart and Lung Transplantation entwickelt jeder dritte Organempfänger innerhalb von zehn Jahren nach der Transplantation einen Tumor.

Für Transplantierte ergibt sich im Vergleich zur Normalbevölkerung ein zwei- bis sechsfach erhöhtes Risiko, Krebs zu bekommen

Dabei ist besonders das Risiko für Haut-, Lippenkreps und Lymphome deutlich erhöht. Teilweise um das hundertfache.

Grafische Darstellung der Erhöhung des Hautkrebsrisikos nach einer Organtransplantation.

Bild: Erhöhung des Hautkrebsrisikos nach einer Organtransplantation. Quelle: Skin Cancer Foundation.

Der Grund, weshalb sich Patienten meist dennoch pro Organspende aussprechen liegt auf der Hand.

Sie erhöhen dadurch ihre Lebenszeit und diese wird meist qualitativ verbessert.

 

Was sind die Ursachen für das erhöhte Krebsrisiko bei Transplantierten?

Die Hauptursache für das erhöhte Krebsrisiko ist eine starke Schwächung des Immunsystems, einhergehend mit jeder Organtransplantation.

Patienten müssen mit Immunsuppressiva behandelt werden, damit das Spenderorgan nicht sofort wieder abgestoßen wird.

Das führt zu Problemen, denn Krebszellen, also mutierte Zellen, werden vom Immunsystem normalerweise früh erkannt und mit Hilfe des körpereigenen Abwehrsystems bekämpft.

Aber wie genau läuft dies im Normalfall ab?

Was sind die zellulären und subzellulären Mechanismen die bei bzw. nach einer Organtransplantation stattfinden?

Welche Moleküle spielen eine wichtige Rolle im Kampf um die langanhaltende Gesundheit von Transplantierten?

Dieses Fachwissen wird im Medizinstudium leider zu oberflächlich behandelt oder gerät in Vergessenheit.

Das folgende Kapitel liefert Fakten über die wichtigsten molekularen Mechanismen des Immunsystems im Zusammenhang mit Organtransplantationen.

Das „passende“ Organ finden – Abstoßungsreaktionen vermeiden

Welche Formen von Organspenden gibt es?

Grundsätzlich können Organspenden auf zwei Arten durchgeführt werden.

Man unterscheidet zwischen einer Lebendspende und einer postmortalen Spende.

Die Begriffe sind selbsterklärend: Bei der Lebendspende handelt es sich um Organspenden, welche für den Spender gesundheitlich vertretbar sind.

Dazu gehören Leber- und Nierentransplantationen.

Eine postmortale Organspende beinhaltet auch Transplantationen von Organen, ohne die der Spender nicht überleben würde.

Das deutsche Transplantationsgesetz erlaubt Lebendspenden nur von: „Verwandten ersten oder zweiten Grades, Ehegatten, Verlobten oder anderen Personen, die dem Spender in besonderer persönlicher Verbundenheit offenkundig nahestehen.“

Außerdem sollten Lebendspenden nur in Erwägung gezogen werden, wenn ein geeignetes Organ eines postmortalen Spenders nicht oder nicht rechtzeitig zur Verfügung steht.

Aus rein physiologischer Sicht hingegen macht es für den Empfänger keinen Unterschied, ob er das Organ durch eine Lebendspende oder einer postmortalen Organspende erhält. Das Immunsystem wird bei beiden Spendenvarianten aktiviert.

Wie genau hängt von der Kompatibilität zwischen Organspender und -empfänger ab, also wie gut das gespendete Organ ‚passt‘.

 

Was charakterisiert ein passendes Organ?

Blutgruppen und HLA – Kompatibilität

Die Blutgruppe

Um zu verstehen, wie das Immunsystem auf eine Organtransplantation reagiert, muss man verstehen wodurch ein passendes Spenderorgan charakterisiert ist.

Bei einer Organtransplantation sollten Spender und Empfänger die gleiche, bzw. eine kompatible Blutgruppe haben – ganz genau wie bei einer Bluttransfusion.

Gegenüberstellung der miteinander kompatiblen Blutgruppen.

Infografik: Blutgruppenkompatibilität. Quelle: Blutspendedienst des Bayrischen Roten Kreuzes.

Blutgruppenkompatibilität bezieht sich auf das AB0 System.

Jeder Mensch hat Blutgruppen-Antigene (A, B, AB oder 0=keine), welche aus Monosacchariden aufgebaut sind und sich auf der Oberfläche von Blutzellen aber auch auf der Oberfläche von verschiedenen Organen wie Niere und Leber befinden.

Zudem werden immer Antikörper gegen die nicht-vorhandenen Antigene gebildet, bei Blutgruppe A also z.B. Antikörper gegen B.

Diese Antikörper, welche vorrangig von Plasmazellen gebildet werden, können eine Abstoßungsreaktion des Organs hervorrufen.

 

Ungleiche Blutgruppe bedeutet nicht gleich keine Transplantation

Durch den Forschungsfortschritt ist es heutzutage trotzdem möglich, Lebend-Nieren-Transplantationen durchzuführen, bei denen kein Blutgruppen-kompatibler Spender zur Verfügung steht.

Das funktioniert jedoch nur, wenn bei dem Empfänger keine Blutgruppenantikörper vorhanden sind.

Interessanterweise ist dabei das Problem auch die Lösung:

Der Patient wird mit einem anderen Antikörper behandelt, welcher gegen die Zellen gerichtet ist welche die Blutgruppenantikörper bilden.

Die Antikörperproduktion wird somit effektiv gehemmt.

Außerdem werden bereits vorhandene Blutgruppenantikörper selektiv aus dem Plasma des Empfängers eliminiert mit Hilfe einer Immunadsorptionsbehandlung.

Diese Form der Organspende kann jedoch nur in spezialisierten Zentren mit ausreichend Erfahrung durchgeführt werden.

Abbildung zur ABO-inkompatiblen Nierenlebendspende, die zeigt, dass eine Transplantation mit allen Blutgruppen möglich ist.
Das HLA-System – der Barcode auf unseren Zellen

Fast jede Körperzelle eines Menschen trägt individuelle Erkennungsmerkmale, welche sich von Mensch zu Mensch unterscheiden.

Diese Gewebemerkmale werden human leucocyte antigen (HLA) – Merkmale genannt und sind hochvariable Proteine, die in einer bestimmten Sequenz auf der Zelloberfläche präsentiert werden.

Man kann sich diese Proteinsequenz wie einen körpereigenen und individuellen Barcode vorstellen, der die Zugehörigkeit einer Zelle zu einem Menschen angibt.

Die genetischen Informationen über diese Proteinketten sind in einer bestimmten Region des Chromosoms 6 festgelegt, welche Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) genannt wird und in verschiedene Klassen unterteilt ist:

HLA-MAC-KOmplex des sechsten menschlichen Chromosoms.

Infografik: HLA/MHC Komplex.

Klasse I bezeichnet die HL-Antigene welche mit höchster Konzentration of Lymphozyten und Makrophagen vorkommen. Zu ihr gehören HLA-A, HLA-B und HLA-C.

Klasse II bezeichnet die Antigene welche man auf B-Zellen, aktivierten T-Zellen, Makrophagen und Endothelzellen findet. Zu ihr gehören HLA-DR, HLA-DQ und HLA-DP.

Die genannten Zelltypen befinden sich überall im Körper: im Blut, Gewebe und auf der Oberfläche/ in den Gefäßen von Organen. Das bedeutet, bei einer Organtransplantation kommt es zu einer ‚Konfrontation’ zwischen den HL-Antigenen des Spenders und den HL-Antigenen des Empfängers. Je ähnlicher sich diese Antigene sind, desto ‚passender’ ist das Spenderorgan.

Als Vergleich hilft das Postleitzahl-Prinzip:

Wenn man sich die HL-Antigene als Postleitzahlen vorstellt, dann haben Spender und Empfänger nie die gleiche – sie können sich jedoch ähneln.

Je ähnlicher die Postleitzahl – desto ‚näher’ ist man der Heimat.

Außer bei eineiigen Zwillingen und Klonen gibt es nie die gleiche HL-Antigen-Kombination (also nie die gleiche Postleitzahl).

Durch HLA-Ähnlichkeit also HLA-Kompatibilität kann man das Erkennungssystems des Immunsystems täuschen. Die Unterscheidung von ‚eigen‘ und ‚fremd‘ wird erschwert und die immunologische Abwehrreaktion verringert und hinausgezögert.

Video: Abwehrreaktionen bei Organtransplantationen.

Was passiert bei einer Organspende im Körper?

Was für Abwehrreaktionen gibt es? Wie laufen diese Reaktionen ab?

Egal wie gut Blutgruppe und HL-Antigene zusammenpassen, ein Spenderorgan, obwohl es gleich aufgebaut ist und funktioniert, ist immer ein Fremdkörper welcher vom Immunsystem des Empfängers als nicht-körpereigen erkannt wird. Das Immunsystem reagiert mit einer Abstoßungsreaktion, ähnlich wie bei Infektionen mit einem Krankheitserreger. Im Allgemeinen werden drei verschiedene Abstoßungsformen unterschieden:

1) Hyperakute Abstoßung

Eine hyperakute Abstoßung beginnt innerhalb von Minuten oder Stunden nach der Transplantations-OP.

Diese Abstoßungsreaktion wird durch Antikörper gegen HLA-Merkmale des Transplantates oder Antikörper des AB0-Blutgruppensystems verursacht.

Dabei wird hauptsächlich das Komplementsystem aktiviert: Der Teil des Immunsystems, welcher auch in Frühphasen von Infektionen in Kraft tritt.

Das Komplementsystem besteht aus mehr als 40 Proteinen, hauptsächlich Proteasen.

Das sind Enzyme welche andere Proteine spalten und abtransportieren können.

Durch die Bildung eines Membranangriffskomplexes und die Stimulation von inflammatorischen Reaktionen ermöglicht das Komplementsystem eine direkte und schnelle Zerstörung von Gewebe.

Außerdem führt eine Mischung aus diesen Komplementfaktoren, Antikörpern und weiteren Immunzellen wie T-Helferzellen zu einer Verstopfung der Blutgefäße des Spenderorgans und es stirbt innerhalb weniger Stunden ab.

Schema der Komplementkaskade.

 

2) Akute Abstoßung

Eine Abstoßungsreaktion, die erst nach Tagen oder Wochen auftritt, bezeichnet man auch als akute Abstoßung.

Hauptspieler der akuten Abstoßung sind weiße Blutzellen oder auch T-Lymphozyten.

Dabei unterscheidet man zwischen zytotoxischen T-Zellen und T-Helferzellen.

Über einen direkten Mechanismus erkennen zytotoxische T-Zellen die HLA-Merkmale des Spendergewebes als fremd und zerstören sie.

Die T-Helferzellen agieren über einen indirekten Mechanismus. Spezielle Zellen, sogenannte dendritische Zellen, können die Empfänger HLA-Moleküle nutzen um Bruchstücke des fremden Gewebes zu präsentieren.

Die T-Helferzellen interagieren mit den dendritischen Zellen, scannen die Fragmente des fremden Gewebes und werden so alarmiert.

Die T-Helferzellen können dann Signale an andere Immunzellen weiterleiten, welche rekrutiert werden um das Fremdgewebe zu zerstören.

Dazu gehören auch B-Zellen, die wiederum weitere Antikörper produzieren.

T-Zellen-Aktivierung bei einer akuten Organabstoßungsreakion

T-Grafik: T-Zellen-Aktivierung

Eine weitere infromative Darstellung dazu finden Sie hier.

 

3) Chronische Abstoßung

Die chronische Abstoßung bezeichnet einen kontinuierlichen, oft jahrelangen entzündlichen Prozess.

Im Allgemeinen ist die chronische Abstoßung eine Weiterführung der akuten Abstoßung.

Man findet die gleichen Prozesse: hauptsächlich Kettenreaktionen die von T-Helfer und zytotoxischen T-Zellen mit Beteiligung von Antikörpern ausgelöst werden.

Auf Dauer führen diese Reaktionen zu Fibrosierungen und Vernarbungen in den Blutgefäßen des gespendeten Organs.

Die Folge sind Verengungen und Minderdurchblutung des Gewebes.

Auch CD4-T-Effektorzellen spielen eine Rolle.

Sie stimulieren Makrophagen und Endothelzellen in den Gefäßwänden was zu einem langsamen absterben des Organes beiträgt.

Die entstehende Krankheit nennt man Transplantationsvaskulopathie.

VErgleich eines normalen und eines verdickten Gefäßes bei einer Transplantationsvaskulopathie.

Abbildung eines verdickten Gefäßes (Transplantationsvaskulopathie)

Wichtig ist, dass bei jeder Organtransplantation eine akute und chronische Abstoßungsreaktion stattfindet, jedoch in unterschiedlichem Ausmaß.

Deswegen muss man früh eine geeignete Therapie starten, um diesen Reaktionen entgegenzuwirken.

Wie kann man der Organabstoßung entgegenwirken?

Verschiedene Ansätze für die jeweilige Phase der Abstoßungsreaktion

Das Testen der Kompatibilität zwischen Spender und Empfänger ist das A und O der Organtransplantation.

Die hyperakute Abstoßungsreaktion kann dadurch komplett vermieden werden und ist in den letzten Jahren äußerst selten geworden.

Fast jeder Mensch kennt seine Blutgruppe und wenn nicht, können Blutgruppen innerhalb weniger Minuten bestimmt werden.

Die HLA-Typisierung ist etwas komplizierter und wird in drei Verfahren unterteilt:

1) Antigenbestimmung

Bei der Antigenbestimmung werden Spender und Empfänger genetisch typisiert.

Mit Hilfe einer PCR werden die HLA-Gene bestimmt.

2) Antikörpernachweis

Transplantationspatienten haben häufig eine längere Krankengeschichte.

Wenn sie schon einmal Transfusionen erhalten haben, kann es sein, dass sie Antikörper gegen bestimmte HLA-Antigene gebildet haben.

Mit einem speziellen Test, dem Enzymimmunoassay (ELISA), können HLA-Antikörper bei Patienten zuverlässig nachgewiesen werden.

3) Crossmatching

Trotz der genauen Typisierung von HLA-Antigenen des Spenders und Empfängers wird immer noch eine direkte Kreuzung von Patienten- und Spenderproben durchgeführt.

Hierfür wird Empfängerserum mit Spenderzellen oder HL-Antigenen von Spenderzellen vermischt und untersucht ob es Kreuzreaktionen gibt.

Dadurch kann die Verträglichkeit direkt nachgewiesen werden.

Um akuten Abstoßungsreaktionen entgegenzuwirken, kommen Immunsuppressiva zum Einsatz.

Diese hemmen das Immunsystem auf verschiedene Weise.

Kotikosteroide werden eingesetzt, um die Signalübertragung zwischen den Immunzellen zu unterbinden – also die Kettenreaktionen zu stoppen.

Calcineurinhemmer unterbinden die Aktivierung von T-Zellen und mTOR-Hemmer stoppen die T-Zell-Vermehrung.

Normalerweise werden nach einer Organtransplantation immer Medikamente aus diesen drei Klassen kombiniert, um eine akute Abstoßungsreaktion und so eine Schädigung des Spenderorgans zu unterdrücken.

Obwohl essentiell und obligatorisch, können diese Medikamente auch einige Nebenwirkungen hervorrufen.

Dazu gehören erhöhte Blutfettwerte, Osteoporose, Muskelschwäche oder Erhöhung des Blutdrucks.

Deshalb sollten Transplantationspatienten stets engmaschig überwacht werden.

Video: Immunsuppressiva

Eine engmaschige Überwachung über Monate und regelmäßige Check-ups in den Folgejahren spielen auch eine wichtige Rolle um chronische Abstoßungsreaktionen früh zu entdecken.

Regelmäßige Untersuchungen des gespendeten Organs und der Blutwerte sind dabei wichtig.

Bei diesen Kontrollen sollte auch die psychische Verfassung der Transplantierten beachtet werden.

Die psychische Verfassung und Compliance beeinflusst einen Transplantationserfolg maßgeblich.

Eine Organtransplantation ruft eine Achterbahn der Gefühle hervor.

Dazu gehören Angst, Euphorie, Freude, Einsamkeit, Traurigkeit und Verlustgefühle.

Unterschiedliche Emotionen können eine Änderung des physiologischen Zustandes hervorrufen weil bestimmte Gehirnregionen stärker aktiviert werden und andere gehemmt.

Außerdem besteht ein enger Zusammenhang zwischen Nerven-Hormon- und Immunsystem.

Eine Ausschüttung von Stresshormonen wie Cortisol führt dazu, dass unser Körper die Produktion von Immunzellen zurückfährt.

Zusammen mit einer Immunsuppressiva-Therapie kann man in ein regelrechtes Immunsystem-Loch fallen. Studien des International Journal of Organ Transplantation Medicine zeigen, wie wichtig eine positive mentale Konstitution von Transplantationspatienten ist.

Dank der Immunsuppressiva-Therapie sind die Erfolgsaussichten bei Organtransplantationen hoch.

Das gilt vor allem bei der Übertragung von Spendernieren (mehr als die Hälfte aller transplantierten Organe).

Von 100 transplantierten Nieren funktionieren ein Jahr nach der Operation noch 85, nach fünf Jahren arbeiten noch 75 der Spenderorgane.

Auf längere Sicht sind chronische Abstoßungsreaktionen aber bei jeder Organtransplantation ein Problem und die meisten Patienten benötigen nach einigen Jahren ein neues Spenderorgan.

Neue Therapieansätze müssen her. Ein bahnbrechender Ansatz wurde letzte Woche im Fachjournal Science publiziert.

Die Studie beruft sich auf das immunologische Gedächtnis unseres Körpers.

Unser Immunsystem kann fremde Erreger erkennen und ‚abspeichern’ um später schneller zu reagieren.

Das ist z.B. der Grund-Mechanismus von Impfungen.

Obwohl diese besondere Fähigkeit unseres Abwehrsystems durchaus positiv ist , so ist sie der Grund wieso Spenderorgane auf Dauer abgestoßen werden.

Einmal als Fremdkörper eingeordnet, wird das fremde Organ konstant vom Körper bekämpft.

Wie oben erklärt werden dabei hauptsächlich T-Zellen aktiviert, welche die körperfremden Zellen erkennen.

Die neue Studie besagt, dass auch unspezifische Zellen des Immunsystems wie Makrophagen oder Monozyten ein immunologisches Gedächtnis besitzen.

Dies bietet eine neue Therapieplattform: Wenn man diese Gedächtnisfunktion früh unterbindet dann überlebt transplantiertes Gewebe deutlich länger.

Das menschliche Immunsystem ist sehr komplex. Wir können uns darauf verlassen, dass in den kommenden Jahren noch einige extrem wichtige Erkenntnisse über das Abwehrsystem und seine molekularen Prozesse veröffentlicht werden.

Dies ist wichtig, da nicht genügend Spenderorgane zur Verfügung stehen und man alles dafür tun muss um die Anzahl an notwendigen Organtransplantationen zu verringern und so die Wartezeit auf ein Organ zu verkürzen.

Warum ist die Warteliste für Spenderorgane so lang?

Warum ist die Anzahl an Spenderorganen die zur Verfügung stehen eigentlich so gering?

Viele Menschen denken, dass eine niedrige Spenderbereitschaft in Deutschland dafür verantwortlich ist.

Dabei sprechen sich laut einer bundesweiten Repräsentativbefragung der Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung die meisten Deutschen deutlich pro Organspenden aus.

Statsitik von 2010 bis 2018 die zeigr, dass die Organspendebereitschaft in Deutschland bei durchschnittlich 80% liegt.

Grafik: Organspendebereitschaft in Deutschland.Umfrage der Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung.

Entgegen weitverbreiteter Erwartungen gibt es für die Organspende auch keine Altersgrenze.

Auch gibt es kaum Krankheiten die eine Organspende unmöglich machen.

Chronische, schwere Erkrankungen wie bestimmte Krebsformen könnten ein Grund sein, dass man seine Organe nicht spenden kann.

Letztlich hängt die Durchführung einer Organspende immer von der Qualität und der Funktion des zu spendenden Organs ab.

Ob ein Mensch als Organspender in Frage kommt, wird von den Ärzten gründlich geprüft und evaluiert.

Es lässt sich kein einzelner Grund ermitteln, wieso derzeit so viele Menschen auf ein Spenderorgan warten.

Viele Faktoren kommen zusammen: Durch die moderne Medizin ist die Lebenserwartung von allen Menschen deutlich höher.

Mit Dialyse können Patienten, die auf eine Spenderniere warten, jahrelang ohne ein funktionierendes Organ behandelt werden und überleben.

Das verlängert die Warteliste auf Organe, vor allem Nieren, erheblich.

Die längere Lebenserwartung führt dazu, dass Organempfänger stärker unter chronischen Abstoßungsreaktionen leiden und im Laufe ihres Lebens vermutlich mehr als einmal auf der Warteliste stehen.

Während der Wartezeit werden die Patienten mit der vollen Bandbreite der modernen Medizin konfrontiert und viele Therapien werden angewendet um ein Überleben zu ermöglich.

Durch die Therapievielfalt und jahrelange Behandlungen kommt es aber leider immer häufiger vor, dass Patienten eine Vielzahl von Antikörpern gegen HL-Antigene bilden.

Das hat zur Folge, dass es schwieriger wird ein passendes Organ zu finden – die Wartezeit und –liste verlängert sich.

Es entsteht also eine Art Teufelskreis.

Neben der Forschung nach neuen und schonenden Behandlungsmethoden wäre es wünschenswert, Alternativen zu den klassischen Mensch-zu-Mensch Organtransplantationen zu finden.

Gibt es Alternativen zu menschlichen Spenderorganen?

Xenotransplantationen, Stammzellen und Tissue Engineering

Weltweit arbeiten Forscher seit Jahren daran Xenotransplantationen zu realisieren um eine Lösung für den Spenderorganmangel zu finden.

Ziel dieser Transplantationen ist es, Organe von Tieren, beispielsweise von Schweinen, genetisch so zu verändern, dass sie in den Menschen verpflanzt werden können und ihm so das Leben retten.

Die Schwierigkeit bei Xenotransplantationen ist die Kompatibilität zwischen Spender (Tier) und Empfänger (Mensch).

Die Physiologie von Tieren ist der des Menschen zwar sehr ähnlich, aber wenn man bedenkt dass sogar die beste HLA-Kompatibilität zwischen menschlichen Spendern und Empfängern eine Abstoßungsreaktion hervorruft wird klar, dass eine Tier-Mensch Transplantation aufgrund von extremen Immunreaktionen eigentlich unmöglich ist.

Dennoch, im Dezember 2018 hat ein deutsches Forscherteam aus München einen Rekord verkündet: Ein Affe konnte fast ein Jahr mit einem Schweineherz überleben.

Dies gelang durch gezielte genetische Veränderungen des Schweineherzens vor der Geburt, welche das Herz mehr ‚menschenähnlich’ machen und somit eine Abstoßungsreaktion reduzieren.

Eine Alternative zu der Xenotransplantation verfolg der japanische Stammzellforscher Hiromitsu Nakauchi. Sein Ansatz: menschliche Organe direkt in Schweinen heranwachsen zu lassen, indem man Stammzellen eines Patienten in einen Schweineembryo spritzt. Dadurch wäre eine Unterdrückung des Immunsystems völlig überflüssig, weil das Herz ja ein Menschenherz und kein Schweineherz wäre.

Eine solche Methode ist in Deutschland und weiten Teilen Europas verboten.

Der Grund hierfür ist, dass man nicht weiß, was für eine Spezies tatsächlich geboren wird. Ist ein Schwein mit menschlichen Organen nicht vielleicht eine menschliche Kreatur?

Mit ethischen Problemen wie diesen werden wir uns in den nächsten Jahren immer wieder beschäftigen müssen.

Die wohl beste Lösung für den Organmangel wäre, wenn man Organe direkt herstellen könnte.

Heutzutage haben Forscher bereits einige Erfahrung in der Züchtung von künstlicher Haut und Gewebestücken.

Man kann Hautzellen entnehmen und dann in einer Petrischale vermehren. Wenn die gezüchteten Hautstücke groß genug sind, können sie auf großflächige Brandwunden transplantiert werden.

Ein anderes Beispiel ist das Herstellen von Knorpelstrukturen.

Wenn man ein Kunststoffpolymergerüst zum Beispiel in Ohren- oder Nasenform als Schablone benutzt, können Knorpel- und Bindegewebszellen so aufgesät werden, dass sie das Formteil ausfüllen.

Das Ziel von ‚Tissue engineering’, also die künstliche Herstellung von biologischem Gewebe, ist jedoch von den Zellen eines Patienten ein ganzes, funktionsfähiges Organ herzustellen.

Je komplexer der Aufbau des Organs – desto schwieriger ist dieser Ansatz.

Dennoch, künstliche Bauchspeicheldrüsen zur Behandlung von Diabetes befinden sich bereits in klinischen Studien.

Wir können gespannt sein, was die Forschung in den nächsten Jahren bringt.

Durch Stammzellenentnahme werden beim tissue engineering in mehreren Schrittenn eue Organe gezüchtet

Fazit – die Relevanz der molekularen Wissenschaft

In den letzten Jahren sind die dauerhaften Erfolgsaussichten von Organtransplantationen stark gestiegen.

Das liegt sicherlich auch an den wachsenden Erfahrungswerten von Ärzten und Transplantationschirurgen.

Hauptsächlich jedoch liegt es daran, dass wir die zellulären und molekularen Reaktionen des Immunsystems immer besser verstehen.

Organversagen resultiert von entzündlichen Reaktionen im Gewebe, ausgelöst durch bestimmte Proteine und Botenstoffe.

Immer wieder, werden neue Funktionen und sogar Komponenten/Zelltypen des Immunsystems identifiziert.

Transplantationspatienten werden von Ärzten oft jahrelang betreut und dieses Fachwissen ist wichtig, um eine ganzheitliche Behandlung zu garantieren.

Außerdem müssen zelluläre Vorgänge genau verstanden werden, um die vielversprechenden Alternativen zur konventionellen Organspende möglich zu machen.

Carla Schmidt ist Molekularmedizinerin der University of Oxford
Carla Schmidt , Molekular-Medizinerin der Oxford University
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