Supercooling

Neues Verfahren ermöglicht Tiefkühlung von Spenderorganen

Supercooling bei menschlicher Leber erfolgreich getestet

Supercooling erhöht die maximale Dauer zwischen Entnahmen und Transplantation bei Spenderlebern von neun auf 27 Stunden. Ärzten bleibt so mehr Zeit einen passenden Empfänger zu finden, bevor das Organ nicht mehr genutzt werden kann.

Boston (U.S.A.). Laut einer Statistik der Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung (BZgA) warten in Deutschland aktuell etwa 9.500 Menschen aufgrund schwerer Krankheiten oder akutem Organversagen auf eine Organspende. Neben der geringen Anzahl an Organspendern sorgt vor allem der kurze Zeitraum zwischen der Entnahme und der Transplantation dafür, dass eine Vielzahl eigentlich behandelbarer Menschen sterben müssen. Im Durchschnitt bleiben den Ärzten bei Lebern, Nieren und anderen Organen für die Entnahme, den Transport und die anschließende Operation weniger als neun Stunden, bevor die Zellen und die Struktur Schaden nehmen.

Die Wissenschaft sucht aus diesem Grund schon seit längerem nach alternativen Transportmöglichkeiten, um die Organe länger haltbar zu machen. Statt des aktuell bei vier Grad Celsius stattfindenden Transports ist dabei ein Supercooling genanntes Verfahren entwickelt worden, bei dem die Organe unterhalb des Gefrierpunkts transportiert werden. Dabei entstehen, ähnlich wie bei einigen Tieren, die so im Winter überleben können, keine Eiskristalle, die das Gewebe der Organe beschädigen würden.

Supercooling erfolgreich mit Leber getestet

Wissenschaftlern der Harvard Medical School, des Massachusetts General Hospital und des National Institute of Biomedical Imaging & Bioengineering haben nun im Fachjournal Nature Biotechnology eine Supercooling-Methode vorgestellt, die die Wissenschaftler erfolgreich bei einer menschlichen Leber angewandt haben. Erstmals wurde wie das Fachmagazin Nature Medicine berichtet eine Rattenleber bereits 2014 durch Supercooling ohne Schäden auf minus 6 Grad Celsius heruntergekühlt. Dabei wurde durch ein spezielles Frostschutzmittel die Bildung von Eiskristallen verhindert.

Laut Reinier de Vries, Autor der nun veröffentlichten Studie war das 2014 genutzte Verfahren aber nicht auf Organe von Menschen übertragbar, da diese rund 200-mal größer sind, was es deutlich erschwert die Bildung von Eiskristallen zu verhindern. Aus diesem Grund haben die Wissenschaftler die bei den Rattenorganen genutzte Frostschutzlösung angepasst. Neben dem Frostschutzmittel 3-O-Methyl-D-Glukose wurden noch Trehalose, Glycerin sowie ein Polyethylenglykol beigemischt, die zusammen eine Eisbildung verhindern und die Zellen so stabilisieren.

Luft begünstigt Bildung von Eiskristallen

Nach der Entnahme der Spenderleber wird das Organ an eine Perfusionsmaschine angeschlossen, die durch einen künstlichen Blutkreislauf die Versorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff garantiert. Zusätzlich wird die Konservierungsflüssigkeit durch die Perfusionsmaschine in das Organ geleitet, dass diese über die natürlichen Blutgefäße gleichmäßig verteilt. Danach erfolgt das langsame Kühlen der Leber auf minus vier Grad Celsius, das ohne Kontakt zur Luft erfolgt, da diese das Risiko einer plötzlichen Kristallbildung auf der Organoberfläche deutlich erhöht.

Spenderleber nach 27 Stunden ohne Schaden

Um zu überprüfen ob durch das neue Supercooling-Verfahren die Spenderleber konserviert werden kann, haben die Wissenschaftler das Organ anschließend mithilfe der Perfusionsmaschine wieder auf Raumtemperatur gebracht. Es zeigte sich dabei, dass auch nach 27 Stunden, also nach einer rund dreimal längeren Zeit als bei aktuell genutzten Kühlmethoden, die Funktionsfähigkeit der Leber noch voll gegeben war. Aufgrund der frühen Phase der Forschung wurde das Organ zwar anschließend nicht transplantiert, laut einer Simulation würde die Leber in einem neuen Körper ihre Aufgabe allerdings problemlos erfüllen.

Sollte das Verfahren weitere Tests und eine anschließend klinische Studie überstehen, könnte so wertvolle Zeit gewonnen werden. Wie Shannon Tessier, Co-Autorin der Studie erklärt ist „wenn ein Organ verfügbar wird, nicht immer ein geeigneter Empfänger in der Nähe." Durch die längere Haltbarkeit bleibt somit mehr Zeit, um einen passenden Patienten zu finden und das Spenderorgan zu transportieren.

Nature Biotechnology, doi: 10.1038/s41587-019-0223-y

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