Humanisierte Schweine als „Ersatzteillager“?

Xenotransplantation, die Übertragung von Organen aus einer Art auf eine andere, hatte in 2022 wieder mal mehr mediale Aufmerksamkeit gefunden. Da wurde dem Patienten David Bennet ein „humanisiertes“ Schweineherz eingepflanzt. Er überlebte die Operation etwas mehr als zwei Monate.
Sind solche aufwändigen Massnahmen sinnvoll, wenn sie nur eine geringe Verlängerung der Lebenszeit zur Folge haben? Steht die Belastung der Patienten im richtigen Verhältnis zum Erfolg? Wie ist die Züchtung von Schweinen als „Ersatzteillager“ ethisch zu beurteilen? Was ist überhaupt unter einem „humanisierten“ Schwein zu verstehen? Ist das vielleicht schon ein halber Mensch?

Als Christiaan Barnard 1967 das erste menschliche Herz in den Patienten Louis Washkansky transplantierte, erregte das große Aufmerksamkeit. Washkansky verstarb 18 Tage nach der Operation. Trotzdem gilt diese erste Herzverpflanzung als Meilenstein in der Medizingeschichte. Heute leben Menschen mit einem neuen Herzen zehn, zwanzig oder mehr Jahre. Der Grund dafür: sowohl die Technik der Transplantation als auch die Medikamente gegen die Organabstoßung wurden in den letzten Jahrzehnten wesentlich verbessert.
Weltweit werden jährlich ca. 5.000 Herzen transplantiert. Der tatsächliche Bedarf ist kaum abschätzbar: Transplantationen sind teuer, sie fordern medizinisches Know-How und eine Infrastruktur, die in den meisten Ländern nicht zur Verfügung steht – zumindest nicht für jeden. In Deutschlandwerden pro Jahr ca. 350 Herzen transplantiert. Über 650 Menschen stehen auf der Warteliste und hoffen auf ein Spenderherz, dass zu ihnen passt. Damit ist das Problem schon klar: es gibt zu wenige Spender!

Können Schweineherzen oder andere Organe (wie Leber, Niere, Lunge oder Bauchspeicheldrüse) die menschlichen Organe ersetzen?

Im Prinzip ja, die meisten Probleme der Xenotransplantation sind bereits gelöst, andere Fragen können nur durch weitere Forschung und Experimente geklärt werden.

Abstoßung = Immunreaktion gegen ein fremdes Organ

Unser Immunsystem reagiert stark auf sogenannte Oberflächenantigene. Das sind bestimmte Zuckermoleküle auf der Oberfläche von Zellen, die sich bei Schweinen und Menschen unterscheiden. Das Immunsystem kann daran ein Organ als Fremdkörper erkennen und angreifen. Man kann das Immunsystem mit Medikamenten unterdrücken, sodass die Abwehr ausbleibt. Das hat aber den Nachteil, dass auch Infektionen mit Bakterien und Viren nicht erkannt werden. Die Patienten sterben dann nicht am Versagen des Herzens, sondern z.B. an einer Lungenentzündung, die der Körper normalerweise abwehren kann.

Gentechnisch kann man mit CRISPR-Cas die Oberflächenantigene des Schweins gegen solche des Menschen austauschen – die Antigene werden „humanisiert“. Die Zuckermoleküle werden von bestimmten Enzymen auf die Zelloberfäche gesetzt. Schaltet man die Schweineenzyme ab und setzt die Gene für menschliche Enzyme ein, so werden menschliche Oberflächenantigene auf die Zellen gesetzt. Das Schwein stört sich nicht daran, weil es bereits als Embryo lernt, diese Zuckermoleküle als seine eigenen zu erkennen. Ein großer Teil des Problems damit bereits gelöst.

Schweineviren

Im Genom von Menschen und Schweinen sitzen eine Vielzahl „schlafender Viren“. Bei Schweinen bezeichnet man sie als „PERVs“ (porcine endogenous retrovirus). In den allermeisten Fällen stören die nicht, weil sie eben „schlafen“ und inaktiv sind. Man befürchtet aber (und es gibt experimentelle Hinweise darauf), dass Schweineviren bei einer Transplantation in den Menschen aktiviert werden könnten. Der Mensch ist an diese Viren nicht „gewöhnt“ und sie könnten großen Schaden anrichten. In einem sehr eindrucksvollen Experiment wurden mit der Genschere CRISPR-Cas auf einen Schlag über 60 solcher PERVs aus dem Schweinegenom herausgeschnitten. Damit war diese Gefahr weitgehend gebannt. Allerdings kann ein Schweineorgan noch weitere Viren enthalten, die für das Schwein ungefährlich, für einen Menschen aber fatal sein können. Das erfordert sorgfältige Tests bevor ein Schweineherz für eine Transplantation freigegeben wird.

Warum gerade Schweine?

Warum nimmt man gerade Schweine und nicht Affen als Organspender? Affen sind dem Menschen deutlich ähnlicher in Anatomie und Genetik!
Die erste Antwort ist sehr einfach und fast trivial: unsere engsten Verwandten, die Schimpansen, sind mit 20 bis 60 kg Körpergewicht einfach zu klein. Ihr Herz könnte einen menschlichen Körper nicht ausreichend versorgen. Ein (junges) Mastschwein mit 100 bis 120kg kommt dem Menschen da schon näher (aber s. unten!).
Dazu kommen ethische Probleme: Schweine dienen in weiten Teilen der Welt zu unsere Ernährung. Schweine werden seit ca. 10.000 Jahren als Nutztiere gehalten. Wir haben viel Erfahrung mit der Zucht und sie zur menschlichen Ernährung zu schlachten ist üblich. Menschenaffen als Spender würden hingegen kaum akzeptiert. Ihre große Nähe zum Menschen löst Emotionen und ethische Konflikte aus.

Ganz ohne Probleme sind Schweine aber auch nicht.

Trotz aller Vorteile und Ähnlichkeiten gibt es doch noch ein paar Probleme. Die oben genannten Mastschweine mit 100 bis 120kg sind Jungtiere. Ein ausgewachsenes Hausschwein bringt, je nach Rasse, 180 bis 400kg auf die Waage – da sind Menschen in der Regel schon kleiner!
Das Herz eines Jungschweins wächst weiter und das kann zu Komplikationen führen. So wurden z.B. versuchsweise gentechnisch angepasste Schweineherzen in Paviane transplantiert. Das ursprüngliche Ziel der Operation wurde erreicht: das Organ wurde angenommen und versorgte den Pavian einwandfrei. Trotzdem mussten die Affen nach einiger Zeit getötet werden. Das Herz wuchs und ließ nicht mehr ausreichend Raum für die Lunge. Nun sind Paviane kleiner als Menschen, aber es ist trotzdem mit Komplikationen zu rechnen, wenn ein Herz auf die normale Größe eines ausgewachsenen Hausschweins wächst. Mit einer weiteren genetischen Veränderung könnte man das Wachstum bremsen. Aber je mehr man verändert, um so komplexer und schwieriger wird das ganze Projekt. Weiterhin hat ein Protein (Genprdukt) oft/meistens Auswirkungen auf verschiedene Lebensprozesse. Nicht alle davon kennt man. Solche potenziellen „Nebeneffekte“ muss man zusätzlich beachten und untersuchen.

Sind „humanisierte“ Schweine nicht schon teilweise Menschen?

Sowohl Menschen als auch Schweine haben etwa 20.000 Gene. Davon werden, je nach Forschungsansatz, etwa drei im Schwein ausgeschalten und zwei bis drei aus dem Menschen eingefügt. Nach einfacher Rechnung wären das 0,03% Mensch. Aber wenn man die Genome von Mensch und Schwein vergleicht, so ähneln die sich ohnehin schon zu 95%!
Die Schweine unterscheiden sich in Aussehen, Verhalten und Gesundheit nicht von normalen Hausschweinen. Die veränderten Gene haben auch keinen Einfluss auf kognitive Merkmale, z.B. auf die Gehirnentwicklung. Durch Veränderungen in fünf oder sechs Genen wird ein Schwein nicht zum Menschen.
Das könnte allerdings anders aussehen, wenn man z.B. Gene für die Gehirnentwicklung austauscht. Solche Experimente sind, zumindest in Europa, verboten.

Wie geht es den Tieren?

Gentechnische Veränderungen für Xenotransplantation haben nach praktischen Erfahrungen und dem Stand der Forschung keine Auswirkungen auf das Wohlbefinden und das Verhalten der Schweine. Die Tiere sind gesund und entwickeln sich normal. Ihre Versorgung erhält mehr Aufmerksamkeit als in der konventionellen Schweinezucht. Krankheit oder Tod eines Schweins ist für einen Bauern ein Verlust. Ein Transplantationsschwein ist aber noch viel wertvoller und nur ein absolut gesundes Tier kann als Spender verwendet werden.

Die Auckland Island Schweine

1807 wurden von Seeleuten erstmals Hauschweine auf der Insel Auckland (Neuseeland) als Nahrungsquelle ausgesetzt. Sie verwilderten, vermehrten sich gewaltig und bildeten schließlich eine einheitliche Landrasse. Als Neozoen richteten sie große Schäden in der Flora und Fauna an. 1999 beschloss die Regierung Neuseelands, die Schweine zur Wiederherstellung des natürlichen Ökosystems zu vernichten. Um die Rasse trotzdem zu erhalten, blieben 17 Schweine auf Farmen in Gefangenschaft erhalten. Die Auckland Island Schweine vermehren sich gut und gelten nicht als gefährdet.

Durch eine relativ kleine Ausgangspopulation Anfang des 19. Jahrhunderts war die genetische Diversität schon ziemlich gering. Die Verwilderung und eine starke Selektion trugen wahrscheinlich zu einer weiteren genetischen Vereinheitlichung bei. Mit der Auswahl von nur 17 Tieren für den Erhalt der Rasse ging die Population durch einen weiteren „genetischen Flaschenhals“. Diese genetische Verarmung ist meistens schlecht für die Art – aber manche kommen damit erstaunlich gut zurecht.

Im Labor von Prof. Eckhard Wolf an der LMU München haben die Auckland Island Schweine eine besondere Bedeutung für die Xenotransplantation erhalten, weil sie mehrere Vorteile gegenüber den europäischen Schweinerassen haben. Ihre geringe genetische Diversität ist vorteilhaft, weil sie bei der Züchtung weniger „Überraschungen“ liefert. Die Schweine sind kleiner als die üblichen Hausrassen. Ein ausgewachsenes Auckland Island Schwein wiegt 70 bis 90kg und liegt damit noch näher am Gewicht eines Menschen als unsere Hausrassen. Besonders wichtig: die Schweine gelten als relativ frei von Pathogenen und sie tragen in ihrem Genom keine PERVs.

Mischwesen, halb Mensch, halb Schwein?

In einigen Laboren wird an einer ganz anderen Strategie gearbeitet: aus menschlichen iPS-Zellen (induzierte, pluripotente Stammzellen) sollen im Schwein Organe mit einem vollständig menschlichen Genom entstehen. Die ersten Experimente sind für Bauchspeicheldrüse und Haut geplant.
In Japan wurde erstmals die Genehmigung erteilt, solche Embryonen über 70 Tage im Schwein wachsen zu lassen (die Tragzeit bei Schweinen beträgt 115 Tage).

Auch solche Schweine sind keine „halben Menschen“ und der Ausdruck „Mischwesen“ ist etwas irreführend.
Dennoch sind technisch und ethisch noch einige Hürden zu überwinden. So muss z.B. sichergestellt werden, dass nicht doch ein paar der spezifisch programmierten menschlichen Zellen „ausreißen“, andere Organe des Schweins besiedeln und dies unbeabsichtigt „humanisieren“.
Ein vollständiges menschliches Organ aus einem Schwein könnte besser sein, als ein in wenigen Genen humanisiertes Schweineorgan – diese Forschung steht jedoch noch am Anfang und man weiss nicht, wie erfolgreich sie sein wird.

Ist Xenotransplantation ethisch vertretbar?

Das hängt in erster Linie davon ab, wen man fragt. Tierrechtsaktivisten lehnen Xenotransplantation vehement ab. Aber auch andere haben zum Teil ethische Bedenken, Tiere als „Ersatzteillager“ für Menschen zu benutzen.
Anders sieht es bei Betroffenen aus. Viele sterben auf der Warteliste für ein menschliches Ersatzorgan. Die allermeisten würden ein Schweineherz akzeptieren, wenn dadurch ihr eigenes Leben gerettet wird.

Bemerkenswert ist die Auffassung in Religionen, in denen Schweine als unrein gelten. Ihr Verzehr und oft auch die Berührung der Tiere ist verboten. Dennoch haben Judentum und Islam Ausnahmeregeln erstellt, nach denen eine Xenotransplantation gestattet ist, wenn dadurch ein Menschenleben gerettet werden kann.

Eine persönliche Meinung

Menschen, die eine Xenotransplantation benötigen, sind gewiss eine kleine Minderheit. Dennoch wäre ein generelles Verbot aus ethischen Gründen eine ethische Bevormundung dieser Menschen, die, auch auf Kosten eines Schweins, ihr Leben erhalten möchten.
Für ethisch deutlich fragwürdiger ist der Mangel an menschlichen Spenderorganen. Auch die Entscheidung, im Todesfall nicht als Organspender zu dienen, wird oft ethisch begründet. Daran wird sich auch in Zukunft nicht viel ändern. Ethische Entscheidung des Menschen sind sehr persönlich geprägt.

Autor: Wolfgang Nellen, BioWissKomm
Header-Photo: Myrabella / Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=28808009