Technik zur Vorbereitung der Organspende 15.01.2020, 07:01 Uhr

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.

Perfusionsmaschine

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.

Schema Perfusionsmaschine

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.

Lesen Sie mehr zum Thema Entwicklungen in der Medizin:

Stellenangebote im Bereich Medizintechnik, Biotechnik

Merck KGaA-Firmenlogo
Merck KGaA Trainee Operations Leadership Development Program (m/f/d) Darmstadt
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
MED-EL Medical Electronics Development Engineer Digital Signal Processing (m/f) Innsbruck (Österreich)
Fresenius Kabi Deutschland GmbH-Firmenlogo
Fresenius Kabi Deutschland GmbH Manager Regulatory Affairs (m/w/d) Bad Hersfeld
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
MED-EL Medical Electronics Research Engineer for Special Hearing Prostheses (m/f) Innsbruck (Österreich)
MED-EL Medical Electronics-Firmenlogo
MED-EL Medical Electronics Research Engineer Sound Coding (m/f) Innsbruck (Österreich)
Fresenius Medical Care-Firmenlogo
Fresenius Medical Care Projektingenieur Verfahrenstechnik (m/w/d) St. Wendel
VascoMed GmbH-Firmenlogo
VascoMed GmbH Qualitätsingenieur (m/w/d) Binzen
Paul Scherrer Institut-Firmenlogo
Paul Scherrer Institut Leitung Bildungsbereich Fachangebote (m/w) Villigen (Schweiz)
Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. (IFW Dresden e.V.)-Firmenlogo
Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung Dresden e.V. (IFW Dresden e.V.) Wissenschaftlicher Mitarbeiter (m/w/d) am Institut für Komplexe Materialien Dresden
RICHARD WOLF GmbH-Firmenlogo
RICHARD WOLF GmbH Systemingenieur (m/w/d) Produktion – Schwerpunkt Klebetechnik Knittlingen

Alle Medizintechnik, Biotechnik Jobs

Top 5 Medizin

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.