Maschine hält Spenderleber für eine Woche am Leben
Einem multidisziplinären Forscherteam in Zürich ist es gelungen, eine Maschine zu entwickeln, die den Körper so gekonnt imitiert, dass sie eine Spenderleber versorgen kann. Das System soll derzeit bis zu einer Woche lang funktionieren. Bisher war das nur über einen Zeitraum von maximal 24 Stunden möglich.
Auf den ersten Blick ist die komplexe Technik der Perfusionsmaschine nicht zu erkennen, aber sie könnte Leben retten.
Foto: USZ
Die Leber nimmt im Körper eine besondere Stellung ein. Denn anders als bei vielen weiteren überlebenswichtigen Organen ist es derzeit noch nicht möglich, die Funktion der Leber zeitweise zu überbrücken. Während beispielsweise bei einem Nierenversagen die Dialyse zur Verfügung steht, und es heutzutage Kunstherzen gibt, die für einen begrenzten Zeitraum die Pumpfunktion des Muskels ersetzen können, gibt es keine Alternative zur Leber. Entsprechend hoch ist die Sterblichkeitsrate. Patienten, bei denen die Leber vollständig versagt, bleibt nur die Hoffnung auf eine Spenderleber. Die Voraussetzungen für eine gelungene Organtransplantation werden jedoch durch die Empfindlichkeit des Organs erschwert. Denn bislang galt eine Grenze von 24 Stunden, in denen das Organ – ebenfalls durch komplexe Geräte – funktionsfähig gehalten werden konnte. Schweizer Forscher haben nun einen Weg gefunden, eine Leber für bis zu eine Woche am Leben zu halten. Die neue Maschine könnte vielen Menschen mit Lebererkrankungen einen wichtigen zeitlichen Vorteil verschaffen.
Perfusionsmaschine könnte die Zahl geeigneter Spenderorgane erhöhen
Es gibt verschiedene Gründe dafür, warum eine Leber an Funktionsfähigkeit einbüßen kann und gegebenenfalls die Arbeit sogar ganz einstellt. Neben exzessivem Alkoholmissbrauch sind Autoimmunerkrankungen oder Metastasen bei einer Krebserkrankung häufige Ursachen. Abhängig von der Primärerkrankung kann eine Lebertransplantation lebensrettend sein, doch die Zahl der Spenderorgane ist klein. Es können also unter anderem weite Transportwege nötig sein, um Organ und Patient zusammenzubringen.
Auf der anderen Seite ist nicht jede Spenderleber sofort für eine Transplantation geeignet, kann jedoch durch eine Behandlung außerhalb des Körpers darauf vorbereitet werden. „Der Erfolg unseres Perfusionssystems eröffnet viele neue Möglichkeiten, Spenderlebern außerhalb des Körpers zu überprüfen und zu behandeln und so den Patientinnen und Patienten mit schweren Leberkrankheiten zu helfen“, sagt Pierre-Alain Clavien, Direktor der Klinik für Viszeral- und Transplantationschirurgie am Universitätsspital Zürich (USZ) und Co-Leiter des Projekts Liver4Life. Unterm Strich dürfte also auch die Zahl der verwendbaren Organe steigen, wenn es gelingt, eine Leber über einen längeren Zeitraum zu versorgen.
Gerät imitiert die Arbeit anderer Organe
Die neu entwickelte Perfusionsmaschine soll den menschlichen Körper möglichst genau imitieren, um der Leber eine ideale Umgebung zu bieten. Das funktioniert folgendermaßen: Eine Pumpe ersetzt die Arbeit des Herzens. Statt der Lungen wird ein sogenannter Oxygenator verwendet, der das Blut mit Sauerstoff anreichert. Eine Dialyseeinheit imitiert die Filterfunktion der Nieren. Allerdings ist das Zusammenspiel im Körper weitaus komplexer, als es diese Aufzählung vermuten lässt. Deswegen sind verschiedene Infusionen nötig, mit denen der Leber Hormone und Nährstoffe zugeführt werden. Im Grunde sind das Aufgaben, die sonst in erster Linie vom Darm und von der Bauchspeicheldrüse übernommen werden.
Außerdem bewegt eine Maschine die Leber im Takt der menschlichen Atmung und ahmt auf diese Weise die Kontraktion des Zwerchfells nach. All diese Mechanismen haben die Forscher so genau aufeinander abgestimmt, dass sie die Leber sieben Tage lang versorgen können.
Diese Schema erläutert das Prinzip der Funktionsweise der neuen Maschine.
Foto: USZ
Technisches Know-how war für die Entwicklung unverzichtbar
Möglich war die Entwicklung der Perfusionsmaschine nur, weil Fachleute aus sehr unterschiedlichen Disziplinen zusammengearbeitet haben. Denn gebraucht wurden sowohl biomedizinisches als auch technisches Know-how. Neben Medizinern und Biologen waren daher auch Ingenieure im Projekt vertreten, das gemeinsam umgesetzt wurde von dem Universitätsspital Zürich (USZ), der ETH Zürich und der Universität Zürich (UZH).
„Die größte Herausforderung in der Anfangsphase unseres Projekts bestand darin, eine gemeinsame Sprache zu finden, die eine Verständigung über die jeweiligen Fachjargons der Spezialisten hinaus erlaubte“, erinnert sich Philipp Rudolf von Rohr, Professor für Verfahrenstechnik an der ETH Zürich und Co-Leiter der publizierten Studie.
Studie zeigt vielversprechende Ergebnisse
Die zusätzliche Zeit soll vor allem dafür genutzt werden, um mangelhafte Spenderlebern zu retten und dann doch zu transplantieren. Für die Studie hatten die Wissenschaftler daher zehn Spenderlebern ausgewählt, die von den Experten abgelehnt worden waren, weil die Qualität der Organe für eine Transplantation nicht ausreichte. Bei sechs dieser zehn Lebern gelang es, die Funktionsfähigkeit außerhalb des Körpers so stark zu erhöhen, dass sie die Kriterien für eine Organspende erfüllten. Voraussichtlich sollen die ersten Lebern, die mit dem neuen Verfahren behandelt wurden, bereits im laufenden Jahr transplantiert werden.
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