Ein genetisch verändertes Schweineherz, das einem schwerkranken Menschen transplantiert wurde, brauchte länger, um einen Herzschlag zu erzeugen als typische Schweine- oder Menschenherzen, wie Untersuchungen zeigten, eine weitere potenzielle Herausforderung für Ärzte, die klinische Studien zu Schweineorgantransplantationen durchführen wollen.
Die Ärzte erstellten täglich Elektrokardiogramme von David Bennett, einem 57-jährigen Handwerker und zweifachen Vater, der im Januar in einer experimentellen Operation am University of Maryland Medical Center in Baltimore ein genmanipuliertes Schweineherz erhielt. Mr. Bennett starb im März an Herzversagen, aber die Ärzte sind sich immer noch nicht sicher, warum das Schweineherz dicker wurde und seine Pumpfähigkeit verlor.
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Ärzte, die an der bahnbrechenden Operation beteiligt waren, haben Daten von Mr. Bennetts Fall untersucht, der in der breiteren Transplantationsgemeinschaft genau beobachtet wird. Forscher berichteten im Mai, dass in dem Schweineherz, das Mr. Bennett transplantiert worden war, ein gewöhnliches Schweinevirus entdeckt wurde. Sie sagten, es gebe keine Beweise dafür, dass das Virus Mr. Bennett infiziert habe, aber seine Anwesenheit im Schweineherz könnte eine Entzündung verursacht haben, die zu der Kaskade von Ereignissen beigetragen habe, die zu seinem Tod durch Herzversagen geführt hätten.
Die Forscher analysierten die EKG-Daten von Herrn Bennett als Teil der Bemühungen, seinen Verfall nach der Transplantation zu verstehen, zukünftige Forschungen zu lenken und einen möglichen Weg zur Eröffnung klinischer Studien zu bestimmen. EKGs sind weit verbreitete Tests, die elektrische Signale messen, die das Herz zum Schlagen bringen, und können bei der Diagnose von Herzinfarkten, unregelmäßigem Herzrhythmus und anderen möglichen Anomalien helfen.
Forscher berichteten über unerwartete Ergebnisse in zwei Aspekten von Mr. Bennetts EKG-Daten: die Zeit, die der Strom benötigt, um von der oberen zur unteren Kammer des Herzens und durch die unteren Kammern zu gelangen, wodurch Blut durch das Herz gepumpt wird, und die Zeit, die er benötigt unteren Kammern des Herzens, um einen vollständigen elektrischen Zyklus zu durchlaufen, der mit einem Herzschlag verbunden ist.
Warum sich Wissenschaftler für Organtransplantationen an Schweine wenden
Menschliche Spenderorgane für lebensrettende Transplantationen sind knapp. Schweineorgane haben sich als mögliche Alternative herauskristallisiert, zum Teil, weil Schweine leicht zu züchten sind und ihre Organe ähnlich groß sind wie die von Menschen. Und Wissenschaftler sind jetzt in der Lage, Schweinegene so zu verändern, dass die Organe besser für die Transplantation in Menschen geeignet sind.
Die Oberflächen von Schweinezellen enthalten ein Zuckermolekül, das das menschliche Immunsystem dazu veranlasst, die Organe anzugreifen. Wissenschaftler nutzen das Gen-Editing-Tool Crispr, um dieses Hindernis zu überwinden.
Hier ist ein Ansatz:
…und dann die bearbeitete DNA in eine Schweine-Eizelle einbringen, deren Zellkern entfernt wurde. Die Eizelle wird dann in die Gebärmutter einer Sau übertragen. Die Sau bringt Schweine zur Welt, deren Zellen – auch in ihren Organen – die bearbeiteten Gene enthalten.
Crispr wirkt wie eine Schere, die DNA an einer bestimmten Stelle schneidet
Wissenschaftler editieren problematische Gene in Schweine-DNA…
…und manchmal menschliche Gene hinzufügen…
ORGELOPTIONEN
Forscher versuchen verschiedene Techniken, die eine Transplantation von genveränderten Schweineherzen, -nieren und -lebern in Menschen ermöglichen könnten. Jüngste Studien zur Transplantation von Schweineorganen bei Pavianen und Menschen haben sich hauptsächlich auf Herzen und Nieren konzentriert.
HERZ ZU HERZ
Schweine- und Menschenherzen haben Ähnlichkeiten – aber auch einige Unterschiede.
Schweine können so gezüchtet werden, dass sie Herzen von ähnlicher Größe wie Menschenherzen haben.
Schweine- und Menschenherzen haben jeweils vier Pumpkammern – zwei kleine, die als Vorhöfe bekannt sind, und zwei große, die als Ventrikel bekannt sind.
Die Gewebewand, die die Ventrikel trennt, ist bei Schweineherzen dicker als bei Menschenherzen.
Schweine- und Menschenherzen sind jeweils mit einer großen Arterie verbunden, die als Aorta bekannt ist, sowie mit einer großen Vene, die als Hohlvene bekannt ist.
Die untere (untere) Hohlvene eines Schweins mündet in einem Winkel in den rechten Vorhof eines Schweineherzens. Die Vene ist beim Schwein länger als beim Menschen.
Linderung der Organabstoßung
Die Oberflächen von Schweinezellen enthalten ein Zuckermolekül, das das menschliche Immunsystem dazu veranlasst, die Organe anzugreifen. Wissenschaftler nutzen das Gen-Editing-Tool Crispr, um dieses Hindernis zu überwinden. Hier ist ein Ansatz:
Crispr wirkt wie eine Schere, die DNA an einer bestimmten Stelle schneidet.
Wissenschaftler editieren problematische Gene in Schweine-DNA…
…und manchmal menschliche Gene hinzufügen…
…und dann die bearbeitete DNA in eine Schweine-Eizelle einbringen, deren Zellkern entfernt wurde. Die Eizelle wird dann in die Gebärmutter einer Sau übertragen. Die Sau bringt Schweine zur Welt, deren Zellen – auch in ihren Organen – die veränderten Gene enthalten.
ORGELOPTIONEN
Forscher versuchen verschiedene Techniken, die eine Transplantation von genveränderten Schweinen ermöglichen könnten
Herzen, Nieren und Lebern in den Menschen. Jüngste Studien zur Transplantation von Schweineorganen bei Pavianen und Menschen haben sich hauptsächlich auf Herzen und Nieren konzentriert.
HERZ ZU HERZ
Schweine- und Menschenherzen haben Ähnlichkeiten – aber auch einige Unterschiede.
Schweine können so gezüchtet werden, dass sie Herzen von ähnlicher Größe wie Menschenherzen haben.
Schweine- und Menschenherzen haben jeweils vier Pumpkammern – zwei kleine, die als Vorhöfe bekannt sind, und zwei große, die als Ventrikel bekannt sind.
Die Gewebewand, die die Ventrikel trennt, ist bei Schweineherzen dicker als bei Menschenherzen.
Schweine- und Menschenherzen sind jeweils mit einer großen Arterie verbunden, die als Aorta bekannt ist, sowie mit einer großen Vene, die als Hohlvene bekannt ist.
Die untere (untere) Hohlvene eines Schweins mündet in einem Winkel in den rechten Vorhof eines Schweineherzens. Die Vene ist beim Schwein länger als beim Menschen.
Linderung der Organabstoßung
Die Oberflächen von Schweinezellen enthalten ein Zuckermolekül, das das menschliche Immunsystem dazu veranlasst, die Organe anzugreifen. Wissenschaftler nutzen das Gen-Editing-Tool Crispr, um dieses Hindernis zu überwinden. Hier ist ein Ansatz:
Crispr wirkt wie eine Schere, die DNA an einer bestimmten Stelle schneidet.
Wissenschaftler editieren problematische Gene in Schweine-DNA…
…und manchmal menschliche Gene hinzufügen…
…und dann die bearbeitete DNA in eine Schweine-Eizelle einbringen, deren Zellkern entfernt wurde. Die Eizelle wird dann in die Gebärmutter einer Sau übertragen. Die Sau bringt Schweine zur Welt, deren Zellen – auch in ihren Organen – die bearbeiteten Gene enthalten.
ORGELOPTIONEN
Forscher versuchen verschiedene Techniken, die eine Transplantation von genveränderten Schweinen ermöglichen könnten
Herzen, Nieren und Lebern in den Menschen. Jüngste Studien zur Transplantation von Schweineorganen bei Pavianen und Menschen haben sich hauptsächlich auf Herzen und Nieren konzentriert.
HERZ ZU HERZ
Schweine- und Menschenherzen haben Ähnlichkeiten – aber auch einige Unterschiede.
Schweine können so gezüchtet werden, dass sie Herzen von ähnlicher Größe wie Menschenherzen haben.
Schweine- und Menschenherzen haben jeweils vier Pumpkammern – zwei kleine, die als Vorhöfe bekannt sind, und zwei große, die als Ventrikel bekannt sind.
Die Gewebewand, die die Ventrikel trennt, ist bei Schweineherzen dicker als bei Menschenherzen.
Schweine- und Menschenherzen sind jeweils mit einer großen Arterie verbunden, die als Aorta bekannt ist, sowie mit einer großen Vene, die als Hohlvene bekannt ist.
Die untere (untere) Hohlvene eines Schweins mündet in einem Winkel in den rechten Vorhof eines Schweineherzens. Die Vene ist beim Schwein länger als beim Menschen.
Die Zeitintervalle sind bei Schweineherzen typischerweise kürzer als bei Schweinen. Aber sie brauchten länger im genmodifizierten Schweineherz in einem Menschen. Die Zeit, die der Strom benötigte, um durch das elektrische System des Herzens zu fließen und einen Herzschlag zu erzeugen, dauerte auch länger als für menschliche Herzen typisch, sagte Timm Dickfeld, Professor für Medizin und Direktor für elektrophysiologische Forschung am University of Maryland Medical Center der Leiter der EKG-Studie.
Was das in Zukunft für Ärzte bedeuten könnte, die Patienten mit genmodifizierten Schweineherztransplantationen betreuen, sei ungewiss, sagte Paul Wang, Direktor des Stanford Cardiac Arrhythmia Service und Professor für Medizin und Bioingenieurwesen an der Stanford University, der die Daten aber untersuchte nicht an der Studie beteiligt.
„Es wurde nur einmal gemacht“, sagte Dr. Wang. „Es muss noch viele Male wiederholt werden, damit wir verstehen, was diese Unterschiede bedeuten.“
Zwei hirntote Personen, deren Körper der Wissenschaft gespendet wurden, erhielten genetisch veränderte Schweineherztransplantationen, da Wissenschaftler klinische Versuche mit Tier-zu-Mensch-Organtransplantationen starten wollen. Foto: Joe Carrotta für NYU Langone Health
Die EKG-Daten wurden nicht veröffentlicht oder einem externen Überprüfungsprozess unterzogen. Sie werden vom Maryland-Team auf einem Jahrestreffen der American Heart Association vorgestellt, das am 5. November beginnt. Das Maryland-Team sagte, dass es die Bedeutung der Ergebnisse untersucht und hofft, in zukünftigen Studien mehr Daten zu sammeln.
Die Tatsache, dass die elektrischen Signale langsamer als erwartet durch Mr. Bennetts Herz wanderten, „scheint nicht mit einem pathologischen Ergebnis verbunden zu sein“, sagte Bartley Griffith, Co-Direktor des kardialen Xenotransplantationsprogramms an der University of Maryland School of Medicine. der Mr. Bennetts Transplantation durchführte.
Dr. Griffith fügte hinzu, dass, wenn Mr. Bennett länger überlebt hätte und die Zeitintervalle noch langsamer geworden wären, möglicherweise ein Herzschrittmacher notwendig geworden wäre.
Forscher haben jahrzehntelang versucht, die Transplantation von Organen zwischen verschiedenen Arten oder die Xenotransplantation zu entwickeln, um einen chronischen Organmangel anzugehen. Laut einem Update der American Heart Association aus dem Jahr 2022 stehen in den USA mehr als 3.500 Menschen auf der Warteliste für eine Herztransplantation.
Megan Sykes, Direktorin des Columbia Center for Translational Immunology in New York, sagte, dass, obwohl Schweine in Organgröße und Physiologie dem Menschen ähnlich sind, die EKG-Daten zeigen, dass es Unterschiede gibt, die möglicherweise erst nach Transplantationen in Menschen auftreten.
„Wir haben den Punkt erreicht, an dem wir sowohl Humanstudien als auch Tierstudien benötigen“, sagte Dr. Sykes.
Das Maryland-Team und andere Gruppen haben sich kürzlich mit der Food and Drug Administration getroffen, um zu besprechen, wie kleine klinische Versuche mit gentechnisch veränderten Schweineorganen gestartet werden können. Die FDA hat vom Maryland-Team zusätzliche Daten zu Pavianen angefordert, sagte Muhammad Mohiuddin, der wissenschaftliche Programmdirektor für kardiale Xenotransplantation an der medizinischen Fakultät der Universität von Maryland. Dr. Mohiuddin sagte, dass sie planen, zusätzliche EKG-Daten als Teil der Forschung zu sammeln.
Schreiben Sie an Amy Dockser Marcus unter [email protected]
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