Organversagen und Blutknappheit bleiben kritische Herausforderungen in der Medizin. Über 100.000 Patienten in den USA stehen derzeit allein auf Wartelisten für Organtransplantationen, und fast 20 Menschen sterben jeden Tag, weil sie nicht rechtzeitig ein Transplantat erhalten können vox.com. Um diese Krise zu bewältigen, verfolgen Wissenschaftler und Biotech-Innovatoren modernste Lösungen – von künstlichen Blutzellen, die im Labor gezüchtet werden, über im Labor gezüchtete Gewebe und Organoide (Miniaturorgane), die aus Stammzellen entwickelt werden, bis hin zu Xenotransplantation (Verwendung von tierischen Organen für Menschen). Diese Ansätze, einst Science-Fiction, haben in den letzten Jahren bemerkenswerte Fortschritte gemacht. Dieser Bericht beleuchtet die neuesten wissenschaftlichen Entwicklungen bei künstlichem Blut, Geweben und Organoiden; die Kommerzialisierung und regulatorischen Fortschritte hin zu im Labor gezüchteten Transplantaten; Durchbrüche in der Xenotransplantation mit genetisch veränderten Schweinen; Expertenmeinungen und ethische Überlegungen; und was wir in den nächsten 5–10 Jahren erwarten können.
Künstliche Blutzellen: Im Labor gezüchtete & synthetische Blutersatzstoffe
Wissenschaftler kommen der Entwicklung von künstlichem Blut, das menschliches Blut für Transfusionen ergänzen oder ersetzen könnte, immer näher. Künstliches Blut gibt es in zwei Formen: im Labor gezüchtetes Blut (kultivierte menschliche Blutzellen) und synthetisches Blut (vollständig künstlich hergestellte Moleküle, die Sauerstoff transportieren) aljazeera.com. Ende 2022 erreichten Forscher im Vereinigten Königreich einen Meilenstein, indem sie im Labor gezüchtete rote Blutkörperchen an menschliche Freiwillige transfundierten – die weltweit erste Studie dieser Art aljazeera.com. Diese kleine Studie testete die Sicherheit und Lebensdauer von im Labor kultivierten roten Blutkörperchen im Blutkreislauf und markierte einen ersten Schritt zur Verwendung von im Labor gezüchtetem Blut für Patienten mit seltenen Blutgruppen oder dringendem Bedarf. Eine weitere frühe Studie in Japan testete zur gleichen Zeit erfolgreich „Hämoglobinvesikel“ – winzige künstliche rote Blutersatzstoffe – an einigen Freiwilligen und stellte fest, dass sie Sauerstoff transportieren konnten, wobei nur leichte, vorübergehende Nebenwirkungen festgestellt wurden aljazeera.com.
Trotz dieser vielversprechenden Anfänge befinden sich künstliche Blutprodukte noch in der Forschungsphase und sind noch nicht für den Routineeinsatz verfügbar aljazeera.com. Die Herstellung von roten Blutkörperchen außerhalb des Körpers bleibt kostspielig und langsam. Vor einem Jahrzehnt wurde die Herstellung einer Einheit von im Labor gezüchtetem Blut auf über 90.000 US-Dollar geschätzt; neue Methoden haben diese Kosten inzwischen auf unter 5.000 US-Dollar pro Einheit gesenkt, aber das übersteigt immer noch bei weitem die wenigen hundert Dollar für eine gespendete Bluteinheit aljazeera.com. Die Produktion im großen Maßstab, um die klinische Nachfrage zu decken, ist eine große Herausforderung, ebenso wie die Sicherstellung, dass im Labor hergestellte Zellen genauso gut funktionieren wie natürliche aljazeera.com. „Dies ist eine neuartige Art von Produkt für jede Aufsichtsbehörde, was bedeutet, dass wir uns auf unbekanntem Terrain bewegen“, erklärte Dr. Cedric Ghevaert, Professor für Transfusionsmedizin, in Bezug auf die regulatorischen Hürden, wie Behörden wie die FDA im Labor gezüchtetes Blut einstufen und zulassen werden aljazeera.com. Die Regulierungsbehörden diskutieren darüber, ob diese zellbasierten Produkte als biologische Arzneimittel oder eher wie transfusionsfähiges Blut behandelt werden sollten, eine Entscheidung, die den Zulassungsweg beeinflussen wird aljazeera.com.
Inzwischen werden auch vollständig synthetische Blutersatzstoffe für den Notfalleinsatz entwickelt. Zum Beispiel hat das US-Militär 46 Millionen Dollar in „ErythroMer“ investiert, ein gefriergetrocknetes synthetisches Blutprodukt, das universell einsetzbar sein soll (keine Blutgruppenbestimmung erforderlich) und ohne Kühlung stabil bleibt aljazeera.com. In Japan bereiten Forscher der Nara Medical University eine erste klinische Studie am Menschen mit künstlichen roten Blutkörperchen vor, die bis zu zwei Jahre bei Raumtemperatur gelagert werden können english.kyodonews.net. Bemerkenswert ist, dass diese künstlichen Zellen blutgruppenunabhängig konzipiert sind – sie enthalten keine Blutgruppen-Antigene – und somit jedem ohne Abgleich verabreicht werden könnten english.kyodonews.net. Die japanische Studie, die Anfang 2025 starten soll, wird 100–400 ml des künstlichen Blutes gesunden Freiwilligen verabreichen, um die Sicherheit zu prüfen english.kyodonews.net. Bei Erfolg hofft das Team, bis etwa 2030 ein praxisreifes Produkt zu haben english.kyodonews.net, was in diesem Bereich eine Weltneuheit wäre.
Der medizinische Bedarf, der diese Bemühungen antreibt, ist erheblich. Mit alternden Bevölkerungen und häufigen Blutknappheiten, insbesondere bei Katastrophen oder in abgelegenen Gebieten, könnte ein sofort einsetzbares Blutersatzmittel Leben retten. „Der Bedarf an künstlichen Blutzellen ist ‚erheblich‘, da es derzeit keinen sicheren Ersatz für [menschliche] rote Blutkörperchen gibt“, sagt Professor Hiromi Sakai, einer der japanischen Forscher english.kyodonews.net. Künstliches Blut könnte in ländlichen „Blutwüsten“ oder Kriegsgebieten eingesetzt werden, wo gelagertes Blut knapp ist, und es könnte seltene Blutgruppen auf Abruf bereitstellen aljazeera.com. Experten stellen sich auch im Labor gezüchtetes Blut vor, das auf seltene Blutgruppen zugeschnitten ist, die von Spendern schwer zu beschaffen sind aljazeera.com. Dennoch werden wahrscheinlich noch mehrere Jahre an Versuchen und technischen Verbesserungen nötig sein, bevor künstliches Blut kommerziell in großem Maßstab hergestellt wird aljazeera.com. Die Begeisterung ist groß, dass universelles künstliches Blut schließlich die Notfallmedizin und Transfusion revolutionieren könnte, aber der praktische Einsatz ist wahrscheinlich erst in der zweiten Hälfte dieses Jahrzehnts oder später zu erwarten.
Im Labor gezüchtete Gewebe und Organe für Transplantationen
Forschende machen auch Fortschritte in der Gewebezüchtung – dem Wachsen oder Drucken menschlicher Gewebe und Organe im Labor für Transplantationszwecke. Die Vision ist es, transplantierbare Haut, Knorpel, Blutgefäße und sogar feste Organe zu schaffen, entweder aus den eigenen Zellen eines Patienten oder aus Stammzellen, um den Organmangel zu lindern. Dieses Feld umfasst fortschrittliche Techniken wie 3D-Bioprinting sowie die Kultivierung von Organoiden und Gewebegerüsten in Bioreaktoren.
Durchbrüche beim 3D-Bioprinting
3D-Bioprinting verwendet spezialisierte Drucker, um lebende Zellen Schicht für Schicht abzulegen und so Gewebe aufzubauen – ähnlich wie ein herkömmlicher 3D-Drucker Kunststoffobjekte herstellt labiotech.eu. Die „Tinte“ beim Bioprinting ist tatsächlich ein Bio-Ink: eine Mischung aus lebenden Zellen und Biomaterialien (wie Hydrogelen), die strukturelle Unterstützung bieten labiotech.eu. Mithilfe digitaler Baupläne – oft aus MRT- oder CT-Scans abgeleitet – können Bioprinter Gewebeformen herstellen, die der Anatomie eines Patienten entsprechen labiotech.eu. In den letzten zwei Jahrzehnten gab es bahnbrechende Erfolge beim Drucken einfacher Gewebe. Bereits im Jahr 2001 zum Beispiel bioprinteten Ärzte ein Blasengerüst, das mit den Zellen eines Patienten besiedelt und erfolgreich als im Labor gezüchtete Blase implantiert wurde labiotech.eu. Kürzlich, im Jahr 2022, erhielt eine 20-jährige Frau in den USA ein 3D-gedrucktes Ohr-Implantat aus ihren eigenen Knorpelzellen – ein weltweites Novum des Biotech-Startups 3DBio Therapeutics labiotech.eu. Und 2023 führten Chirurgen in Südkorea eine bahnbrechende Luftröhrentransplantation (Trachea) mit einem 3D-gedruckten Luftröhren-Transplantat durch, das individuell für den Patienten angefertigt wurde sciencefocus.com. Die künstliche Luftröhre wurde mit einem biologisch abbaubaren Gerüst (Polycaprolacton) hergestellt und mit den eigenen Zellen des Patienten besiedelt; bemerkenswerterweise benötigte der Patient nach der Transplantation keine immunsuppressiven Medikamente sciencefocus.com. Sechs Monate später heilte die implantierte Luftröhre gut und bildete sogar neue Blutgefäße, was zeigte, dass der Körper das künstliche Organ integrierte sciencefocus.com.
Diese Fälle zeigen das Potenzial des Bioprintings für personalisierte Gewebetransplantate. Allerdings ist das Drucken eines großen, komplexen Organs wie eines Herzens oder einer Niere, das langfristig im Menschen funktioniert, eine immens schwierigere Herausforderung. „Wir sind noch ‚weit entfernt‘ davon, komplexe, lebensgroße 3D-gedruckte Organe in Menschen zu transplantieren“, bemerkte der Biomaterialwissenschaftler Didarul Bhuiyan und unterstrich damit die weit verbreitete Ansicht, dass vollständig gedruckte Herzen oder Lungen noch 20–30 Jahre entfernt sind labiotech.eu. Größere Organe erfordern komplex organisierte Zelltypen und innere Blutgefäßnetzwerke, die die derzeitige Bioprinting-Technologie noch nicht im menschlichen Maßstab nachbilden kann labiotech.eu. Dennoch beschleunigt sich der Fortschritt. Im Jahr 2022 druckte United Therapeutics (ebenfalls ein führendes Unternehmen im Bereich Xenotransplantation) ein menschliches Lungengerüst, das mit 4.000 Kilometern Kapillaren und 200 Millionen Alveolen (Lungenbläschen) ausgestattet war – eine Struktur, die in Tierversuchen Sauerstoff wie eine echte Lunge austauschen konnte labiotech.eu. Dieses gedruckte Lungen-„Gerüst“ ist noch keine vollständig lebende Lunge, aber es ist ein großer Schritt in diese Richtung; das Unternehmen beabsichtigt, transplantierbare biogedruckte Lungen für klinische Studien am Menschen innerhalb weniger Jahre zu entwickeln labiotech.eu. Forscher der Universität Tel Aviv haben ebenfalls ein kleines „kaninchengroßes“ Herz mit Zellen, Blutgefäßstrukturen und Kammern biogedruckt – es zeigte im Labor sogar einen Herzschlag labiotech.eu. Und im Jahr 2024 stellte ein von Harvard geführtes Team eine neue Bioprinting-Methode vor, um dichte Gefäßnetzwerke herzustellen: Sie druckten winzige Blutgefäße, die mit menschlichen Muskel- und Endothelzellen ausgekleidet waren und natürliche Blutgefäße in einem Stück Herzgewebe sehr genau nachahmten labiotech.eu. Dieser Fortschritt beim Drucken von Gefäßsystemen wurde als „bedeutender Fortschritt auf dem Weg zur Herstellung implantierbarer menschlicher Organe“ gefeiert labiotech.eu, da die Versorgung eines Organs mit Blut eine der größten Hürden bei der Entwicklung ganzer Organe ist.
Kommerzielle Investitionen in den 3D-Bioprinting-Sektor spiegeln dessen Potenzial wider. Der weltweite Bioprinting-Markt wurde 2022 auf rund 2 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2030 jährlich um über 12 % wachsen labiotech.eu. Zahlreiche Biotech-Start-ups und Ausgründungen aus der Forschung konzentrieren sich darauf, Gewebe für spezifische medizinische Anwendungen zu drucken – von Knorpel für die Gelenkreparatur bis hin zu Pankreasgewebe für Diabetes. Wie Dr. Paulo Marinho von der Biotech-Firma T&R Biofab sagte: „Auch wenn es noch zu früh ist zu sagen, dass 3D-Bioprinting die Lösung für den aktuellen Organmangel sein könnte, so erhöht es doch definitiv die Hoffnung, das Problem zumindest teilweise für einige Organe oder spezifische Indikationen zu lösen oder zumindest die Lücke zwischen klassischen Medizinprodukten und Organtransplantationen zu schließen“ sciencefocus.com. Mit anderen Worten: Biogedruckte Konstrukte könnten als temporäre oder teilweise Ersatzlösungen dienen (wie im Fall der Luftröhre) oder geschwächte Organe unterstützen, auch wenn wir noch kein voll funktionsfähiges neues Herz drucken können. Gewebe mit geringerem Risiko wie Haut, Blutgefäße oder Knorpel werden voraussichtlich zuerst bei Patienten zum Einsatz kommen. Tatsächlich erfolgte 2024 die erste FDA-Zulassung für ein im Labor gezüchtetes Gewebeimplantat: ein entwickeltes Blutgefäßprodukt namens Symvess, das als Notfall-Transplantat bei verletzten Patienten verwendet werden kann (mehr dazu unten) fda.gov. Mit der Verbesserung der Bioprinting-Technologien könnten in den kommenden Jahren mehr „hybride“ Ansätze entstehen, bei denen gedruckte Gewebepflaster oder Organbestandteile zur Reparatur oder Verstärkung menschlicher Organe eingesetzt werden.
Organoide und bioengineerte Organ-Gewebe
Neben dem 3D-Druck nutzen Wissenschaftler Stammzellen, um im Labor Miniaturorgane zu züchten, die als Organoide bekannt sind. Organoide sind winzige (oft millimetergroße) 3D-Cluster von Zellen, die sich selbst zu Strukturen organisieren, die echte Organe nachahmen – zum Beispiel Mini-Gehirne, Mini-Lebern oder Mini-Herzen – und einige der Zelltypen und die Mikroanatomie des vollständigen Organs enthalten news.stanford.edu. Seit über einem Jahrzehnt sind Organoide in der Forschung von unschätzbarem Wert: Gehirnorganoide helfen, die neurologische Entwicklung zu untersuchen, Darmorganoide modellieren Verdauungskrankheiten und so weiter news.stanford.edu. Organoide hatten jedoch historisch eine Einschränkung: keine Blutgefäße. Ohne ein Gefäßsystem, das Sauerstoff und Nährstoffe liefert, konnten Organoide nur bis zur Größe eines Sesamsamens (einige Millimeter) wachsen, bevor ihr Kern verhungerte und abstarb news.stanford.edu. Diese Größenbegrenzung bedeutete, dass Organoide weit von dem Maßstab entfernt blieben, der für therapeutische Zwecke benötigt wird.Im Jahr 2025 gelang ein bahnbrechender Durchbruch bei diesem Problem – Forscher der Stanford University berichteten über die Schaffung der ersten vaskularisierten Organoide: im Labor gezüchtete menschliche Herz- und Leberorganoide, die eigene winzige Blutgefäße entwickelten news.stanford.edu. Durch die Optimierung des Cocktails aus Wachstumsfaktoren, der den Stammzellen verabreicht wurde, brachte das Team die Organoide dazu, nicht nur Herzmuskel- oder Leberzellen zu bilden, sondern auch Endothelzellen und glatte Muskelzellen, die sich selbst zu verzweigten Blutgefäßnetzwerken zusammenfügten news.stanford.edu. Unter dem Mikroskop zeigten die resultierenden Herzorganoide realistische Mikrogefäße, die durch das Herzgewebe verlaufen und Nährstoffe im gesamten Mini-Organ verteilen news.stanford.edu. Das ist ein Wendepunkt für das Organoid-Feld: „Die Fähigkeit, vaskularisierte Organoide zu züchten, überwindet einen entscheidenden Engpass in diesem Bereich“, sagte Dr. Oscar Abilez, Co-Leitautor der Stanford-Studie news.stanford.edu. Mit eingebauten Kapillaren können Organoide nun größer werden und länger überleben. Sie erreichen außerdem einen reiferen, funktionelleren Zustand, was sie zu besseren Modellen für Medikamententests und Krankheiten macht – und möglicherweise zu besseren Bausteinen für Therapien news.stanford.edu.Forscher stellen sich vor, dass in Zukunft patientenabgeleitete Organoide zur Reparatur beschädigter Organe verwendet werden könnten. Anstatt beispielsweise auf eine Herztransplantation zu warten, könnte ein Patient mit Herzinsuffizienz ein Implantat aus im Labor gezüchtetem Herzgewebe erhalten, das aus seinen eigenen Zellen hergestellt wurde. Wenn diese Gewebetransplantate vaskularisiert sind, könnten sie sich in den Kreislauf des Patienten integrieren und weiterleben und funktionieren. „Die Idee ist, dass Organoide mit einem Gefäßsystem sich mit der Wirtsvaskulatur verbinden könnten, was ihnen eine bessere Überlebenschance gibt“, erklärte Dr. Abilez news.stanford.edu. Erste Schritte in diese Richtung sind bereits im Gange. Ende 2023 implantierten europäische Forscher einen Flicken aus im Labor gezüchtetem Herzmuskel auf das versagende Herz einer 46-jährigen Frau als „Überbrückung zur Transplantation“-Therapie statnews.com. Der Flicken, aus Stammzellen zu einem schlagenden Herzmuskelblatt gezüchtet, stellte die Herzfunktion über einige Monate teilweise wieder her und „remuskularisierte“ damit Bereiche, die durch einen früheren Herzinfarkt geschädigt worden waren statnews.com. Dies half, die Patientin stabil zu halten, bis sie später ein Spenderherz erhielt statnews.com. Eine klinische Studie in Deutschland läuft derzeit mit 15 Patienten, um diese entwickelten Herzpflaster bei fortgeschrittener Herzinsuffizienz weiter zu testen statnews.com. Solches bioengineertes Gewebe soll derzeit noch kein vollständiger Ersatz für eine Herztransplantation sein, aber wie der leitende Herzchirurg der Studie anmerkte, bietet es „eine neuartige Behandlung für Patienten, die derzeit palliativ versorgt werden und eine Sterblichkeit von 50 % innerhalb von 12 Monaten haben“ – und verschafft ihnen zusätzliche Zeit und eine verbesserte Herzfunktion, während sie auf ein Spenderorgan warten statnews.com. Ein externer Experte, Dr. Richard Lee von Harvard, lobte die Leistung als „wirklich bemerkenswert… eine heldenhafte Leistung“, Stammzell-Herzpflaster von Laborstudien an Affen zu menschlichen Patienten zu bringen statnews.com. „Ich denke, das ist ein wichtiger Schritt nach vorne“, sagte er der Presse, warnte jedoch „Ich möchte nicht, dass Patienten [zu] aufgeregt darüber sind“, bis größere Studien langfristige Vorteile belegen statnews.com.
Jenseits des Herzens bewegen sich auch andere im Labor gezüchtete Gewebe auf den Einsatz in der realen Welt zu. Im Dezember 2024 traf die US-amerikanische FDA eine bahnbrechende Entscheidung, indem sie das erste gewebetechnisch hergestellte therapeutische Produkt für den breiten Einsatz genehmigte: ein azelluläres menschliches Blutgefäß-Transplantat namens Symvess fda.gov. Dieses Produkt, entwickelt von Humacyte Inc., ist im Wesentlichen ein im Labor gezüchtetes Blutgefäßgerüst – hergestellt durch das Kultivieren menschlicher Gefäßzellen auf einer biologisch abbaubaren Matrix, wobei anschließend die Zellen entfernt werden, sodass ein kollagenreicher Schlauch zurückbleibt, der eine natürliche Arterie nachahmt fda.gov. Chirurgen können ein Symvess aus dem Regal nehmen und es einem Patienten implantieren, um eine beschädigte Arterie zu ersetzen, und da es keine lebenden Zellen enthält (nur die menschliche extrazelluläre Matrix), ist das Risiko einer Immunabstoßung gering fda.gov. Die FDA genehmigte Symvess speziell für die Notfallversorgung von traumatischen Beinarterienverletzungen, wenn die eigenen Venen des Patienten nicht verfügbar sind fda.gov. Dies ist ein Szenario, das häufig bei militärischen Kampfeinsätzen oder schweren Unfällen auftritt. „Die heutige Zulassung bietet eine wichtige zusätzliche Behandlungsoption für Menschen mit Gefäßtrauma, die mit fortschrittlicher Gewebetechnologie hergestellt wurde“, sagte Dr. Peter Marks, Direktor des FDA-Zentrums für Biologika fda.gov. Das Produkt wurde an über 50 Patienten getestet; es gelang in der Mehrzahl der Fälle, den Blutfluss wiederherzustellen, und bot so eine gliedmaßenerhaltende Lösung für einige, die sonst möglicherweise amputiert werden müssten fda.gov. Symvess ist außerdem als Prioritätsprodukt des US-Verteidigungsministeriums eingestuft, da es das Potenzial hat, Verletzungen von Soldaten zu behandeln fda.gov. Die Zulassung – mit speziellen FDA-Kennzeichnungen wie RMAT (Regenerative Medicine Advanced Therapy) zur beschleunigten Prüfung – signalisiert, dass die Regulierungsbehörden zunehmend die Fortschritte der regenerativen Medizin unterstützen, damit diese Patienten erreichen <a href=“https://www.fda.gov/news-events/press-announcements/fda-approves-first-acellular-tissue-engineered-vessel-treat-vascular-trauma-extremities#:~:text=The%20application%20received%20Priorfda.gov. Es validiert auch das breitere Feld: Weitere bioengineerte Gewebe (Hauttransplantate, Knorpel usw.) könnten folgen, sobald ihre Sicherheit und Wirksamkeit nachgewiesen sind.
Insgesamt zeigen diese Entwicklungen im Bereich Bioprinting und Tissue Engineering, dass im Labor gezüchtete Gewebe stetig vom Labor in die Klinik übergehen. Wir haben erste Erfolge am Menschen mit relativ einfachen Strukturen (wie Luftröhren und Blutgefäßen) gesehen und sogar frühe klinische Studien mit komplexeren Gewebepatches. Während das Drucken voll funktionsfähiger Organe wie Nieren oder Lebern noch in weiter Ferne liegt, wird der Einsatz von im Labor gezüchteten Geweben zur Reparatur oder Verbesserung von Organen zur Realität. Wissenschaftler erforschen auch kreative Hybride – zum Beispiel die Nutzung von Tierorganen als „Bioreaktoren“ zur Züchtung menschlicher Organe mittels Stammzellen (in einer Studie von 2022 wurden menschliche Stammzellen in Schweineembryonen injiziert, um zu sehen, ob sich ein Mensch-Schwein-Chimärenorgan entwickeln kann) labiotech.eu. Für solche Ansätze bestehen noch erhebliche wissenschaftliche und ethische Hürden, und Ergebnisse sind wahrscheinlich erst in einem Jahrzehnt oder später zu erwarten labiotech.eu. In der Zwischenzeit eröffnet die Kombination aus Stammzellbiologie, Gen-Editierung und Biofabrikation neue Wege, um Organversagen zu behandeln, ohne immer einen menschlichen Spender zu benötigen. „Auch wenn wir vielleicht noch ein paar Jahrzehnte von der Zulassung des ersten 3D-biogedruckten Organs entfernt sind, kann man sagen, dass dies ein Schlüsselbereich für die Zukunft der Organtransplantation sein könnte“, schlussfolgert eine Analyse labiotech.eu. Die Fortschritte der letzten Jahre – darunter das erste zugelassene bioengineerte Gefäß und die ersten erfolgreichen biogedruckten Organimplantate – deuten darauf hin, dass diese futuristischen Therapien zunehmend realisierbar werden.
Xenotransplantation: Schweineorgane für Menschen – Fortschritte und Ethik
Eine besonders kühne Strategie zur Lösung des Organmangels ist die Xenotransplantation: die Transplantation von Organen einer anderen Spezies, typischerweise Schweinen, in menschliche Patienten. Schweine haben sich als bevorzugte Quelle herausgestellt, da ihre Organe in Größe und Physiologie dem Menschen ähneln und weil moderne Gentechnik Schweineorgane so verändern kann, dass sie besser zum menschlichen Körper passen labiotech.eu. Im Januar 2022 erlebte die Welt eine historische Xenotransplantation: Chirurgen implantierten einem 57-jährigen David Bennett, der an Herzversagen litt und keine anderen Behandlungsmöglichkeiten mehr hatte, ein genetisch verändertes Schweineherz labiotech.eu, vox.com. Diese experimentelle Operation, die unter einer speziellen FDA-Ausnahmegenehmigung durchgeführt wurde, war das erste Mal, dass ein genetisch verändertes Schweineherz einen menschlichen Patienten am Leben erhielt – Bennett lebte etwa zwei Monate lang mit dem schlagenden Schweineherzen in seiner Brust vox.com. Obwohl er und mehrere andere frühe Empfänger von Schweineorganen letztlich verstarben (bisher hat keiner länger als ein paar Monate überlebt) vox.com, labiotech.eu, lieferten diese Fälle unschätzbare Daten und bewiesen, dass Schweineorgane können zumindest kurzfristig in einem menschlichen Körper funktionieren.Der Grund, warum Xenotransplantation jetzt praktikabel wird, ist das Aufkommen fortschrittlicher Gen-Editing-Werkzeuge (wie CRISPR). Jahrzehntelang scheiterten Versuche, Schimpansen- oder Pavianorgane in Menschen zu transplantieren, katastrophal – oft aufgrund sofortiger Immunabstoßung oder tödlicher Virusübertragung – und solche Versuche wurden weitgehend eingestellt vox.com. Schweine sind jedoch genetisch weiter vom Menschen entfernt (was das Risiko von artspezifischen Viren verringert), und entscheidend ist, dass ihre Genome so bearbeitet werden können, dass Abstoßungsprobleme gemindert werden labiotech.eu, vox.com. Biotechnologieunternehmen haben Schweine mit Dutzenden genetischer Modifikationen entwickelt, um ihre Organe menschkompatibler zu machen. Zum Beispiel berichtete das in Boston ansässige Startup eGenesis von Schweinen mit 69 Gen-Edits: Entfernung von Schweinegenen, die menschliche Immunangriffe auslösen, und Hinzufügen menschlicher Gene, die die Blutkompatibilität und andere Funktionen regulieren labiotech.eu. Diese Schweine hatten außerdem ein inaktiviertes Schweinevirus-Gen (PERV), um eine Virusübertragung zu verhindern labiotech.eu. United Therapeutics hat über seine Tochtergesellschaft Revivicor ebenfalls Schweine mit einer Reihe von zehn Gen-Edits entwickelt, von denen eines die Quelle des Schweineherzens war, das Herrn Bennett transplantiert wurde labiotech.eu.
Im vergangenen Jahr haben die Aufsichtsbehörden begonnen, formelle klinische Studien zu genehmigen, um Schweineorgane am Menschen zu testen – ein bedeutender Schritt über einmalige Einzelfälle aus Mitgefühl hinaus. Anfang 2025 erteilte die FDA United Therapeutics die Erlaubnis, die erste klinische Studie mit transplantierten Schweinenieren bei Patienten mit terminalem Nierenversagen zu starten labiotech.eu. Die Studie, die Mitte 2025 beginnen soll, wird Uniteds editierte Schweinenieren (genannt „UKidney“) einer ersten Gruppe von sechs freiwilligen Patienten transplantieren, um Sicherheit und Wirksamkeit streng zu bewerten labiotech.eu. Ein weiteres Unternehmen, eGenesis, erhielt Ende 2024 die Zulassung, mit einer kleinen Compassionate-Use-Studie seiner Schweinenieren fortzufahren: Die erste Transplantation wurde am 25. Januar 2025 am Massachusetts General Hospital bei einem 66-jährigen Mann mit Nierenversagen durchgeführt labiotech.eu. Der Patient erhielt eine Schweineniere mit den oben genannten 69 Gen-Editierungen und bemerkenswerterweise funktionierte das Organ so gut, dass er danach keine Dialyse mehr benötigte – das erste Mal seit über zwei Jahren, dass er ohne Dialyse auskam labiotech.eu. Zwei weitere Patienten sollen 2025 im Rahmen dieser Serie eGenesis-Schweinenieren erhalten labiotech.eu. Diese Studien zielen darauf ab, das längerfristige Überleben und die Funktion von Schweineorganen im Menschen zu demonstrieren. Wenn Patienten viele Monate oder sogar Jahre mit einer Schweineniere leben könnten, wäre das ein dramatischer Fortschritt und würde Tausenden von Dialysepatienten Hoffnung geben. Forscher planen außerdem Studien mit Schweineherzen, sobald mehr Daten vorliegen; 2022 und 2023 testeten Teams in New York und anderswo Schweineherzen in hirntoten menschlichen Körpern, um zu untersuchen, wie lange sie ihre Funktion aufrechterhalten konnten (ein solches Herz schlug 61 Tage in einem hirntoten Empfänger, ein Rekord) nyulangone.org.Frühe Ergebnisse sind vorsichtig ermutigend, aber das Fachgebiet ist offen in Bezug auf die verbleibenden Unsicherheiten. Abstoßungen können selbst bei starker Immunsuppression und Genveränderungen auftreten – das menschliche Immunsystem kann das Schweineorgan dennoch langsam schädigen. Es gibt auch ethische Fragen, die mit dem Fortschritt der Xenotransplantation verknüpft sind. Bioethiker weisen darauf hin, dass diese ersten Empfänger von Schweineorganen im Wesentlichen sehr riskante, experimentelle Verfahren mit geringer Aussicht auf langfristiges Überleben akzeptieren, was Fragen zur informierten Einwilligung und zur Ausnutzung verzweifelt kranker Patienten aufwirft vox.com. „Auf den ersten Blick kann das Streben wie Hybris wirken“, schrieb ein Kommentator und wies auf die moralische Spannung zwischen dem enormen Potenzial von Schweineorganen und der Tatsache hin, dass bisher jeder Patient innerhalb von Monaten gestorben ist vox.com. Auch um die Tiere gibt es Bedenken – die Produktion von Organen für Menschen bedeutet, Schweine als Organspender zu züchten, oft in streng kontrollierten Laboreinrichtungen. Unternehmen wie United Therapeutics haben hochmoderne pathogenfreie Schweineanlagen gebaut, um Spenderschweine in sterilen Umgebungen zu züchten (eine solche Farm wurde 2024 in Virginia eröffnet und ist darauf ausgelegt, etwa 125 Schweine pro Jahr unter biosicheren Bedingungen zu halten) ir.unither.com, cbsnews.com. Das Wohlergehen dieser Schweine und die Ethik der Nutzung von Tieren auf diese Weise sind Gegenstand einer aktiven Debatte. Befürworter argumentieren, dass es ethisch vertretbar sein könnte, wenn das Organ eines Schweins ein Menschenleben retten kann, insbesondere wenn die Schweine human behandelt werden; Tierschutzgruppen sind skeptischer und fordern die Entwicklung von Alternativen wie synthetischen Organen.Trotz dieser Debatten sehen viele Transplantationsexperten die Xenotransplantation als notwendige und vorübergehende Lösung für den Organmangel. Über 100.000 Patienten benötigen jetzt Organe (allein in den USA) vox.com, und selbst optimistische Szenarien für im Labor gezüchtete Organe deuten auf Jahrzehnte weiterer Forschung hin. Schweineorgane hingegen sind heute verfügbar. Entscheidend ist, zu beweisen, dass sie sicher funktionieren können. Wissenschaftler sind optimistisch, dass durch schrittweise Verbesserungen – vielleicht eine Kombination aus besseren Gen-Edits und neuartigen immunregulierenden Medikamenten – die nächsten Studien das Überleben von Schweineorganen im Menschen von wenigen Monaten auf ein Jahr oder mehr verlängern werden. „Viele führende Köpfe auf diesem Gebiet sagen, dass dies das Jahr ist, in dem Schweineorgane überzeugend zeigen werden, dass sie helfen können, den dramatischen Mangel an menschlichen Organen zu lindern“, berichtete ein Artikel im Science Magazine science.org. Sollten die bevorstehenden Nierenstudien auch nur mäßigen Erfolg zeigen, könnte dies den Weg für größere, entscheidende Studien und eine spätere FDA-Zulassung bestimmter Schweineorgane für Transplantationen ebnen – möglicherweise innerhalb des nächsten Jahrzehnts. Die Aufsichtsbehörden werden diese Experimente genau beobachten; Sicherheitsprotokolle (um jegliche Übertragung zwischen den Arten zu verhindern) und die Ergebnisse bei den Patienten werden den Zeitplan bestimmen. Im besten Fall könnte bis zu den späten 2020er Jahren die Xenotransplantation von einer experimentellen zu einer zugelassenen klinischen Therapie für Nieren- oder Herzinsuffizienz werden. Im schlimmsten Fall könnten unvorhergesehene Rückschläge (wie Immunreaktionen) den Fortschritt verzögern und die Forscher zurück ins Labor schicken.
Neben wissenschaftlichen Herausforderungen wird die Xenotransplantation weiterhin ethische und gesellschaftliche Diskussionen anstoßen. Laufende Debatten betreffen Fragen wie die Priorisierung von Patienten für Schweineorgan-Studien, die Gewährleistung einer transparenten Einwilligung und die Überwachung der tierischen Aspekte. Wie die Ethikerin L. Syd Johnson anmerkte, reichen frühe Xenotransplantations-Experimente Jahrzehnte zurück (z. B. der berühmte Baby Fae-Fall 1984, als ein Pavianherz einem Säugling transplantiert wurde), und diese stießen auf Kontroversen vox.com. Heute verfügen wir dank besserer Wissenschaft auch über bessere ethische Rahmenbedingungen, aber die öffentliche Akzeptanz wird davon abhängen, ob diese Transplantationen tatsächlich Leben retten oder verlängern. Wenn Schweinenieren oder -herzen Patienten dauerhaft helfen können, wird die Nachfrage enorm sein – ebenso wie die Notwendigkeit, die Produktion von Schweineorganen ethisch und medizinisch vertretbar zu skalieren.
Ausblick: Die nächsten 5–10 Jahre
Das kommende Jahrzehnt dürfte eine transformative Phase für die regenerative Medizin und Transplantation werden. Auch wenn Herausforderungen bleiben, deutet der stete Strom an Durchbrüchen in den letzten Jahren darauf hin, dass das, was einst wie Science-Fiction wirkte – die Herstellung menschlicher Organe und Blut – der Realität näher rückt.
In den nächsten fünf Jahren können wir mit weiteren klinischen Studien und möglicherweise ersten Zulassungen in mehreren Bereichen rechnen:
- Künstliches Blut: Laufende Studien wie die britische Untersuchung zu im Labor gezüchtetem Blut und Japans bevorstehende Studie zu künstlichem Blut werden Aufschluss über die Sicherheit und Haltbarkeit von im Labor hergestellten Blutzellen geben aljazeera.com, english.kyodonews.net. Bis etwa 2030 hoffen Experten, Kostenbarrieren zu überwinden und im Labor gezüchtetes Blut für spezielle Bedürfnisse einzusetzen – zum Beispiel zur Versorgung seltener Blutgruppen oder zur Behandlung von Patienten mit komplexem Transfusionsbedarf english.kyodonews.net. Synthetische Blutprodukte wie ErythroMer könnten in fortgeschrittene Studien eintreten, insbesondere für militärische oder Notfalleinsätze. Die Zulassungsbehörden müssen neue Richtlinien entwickeln, um Blut zu genehmigen, das nicht von menschlichen Spendern stammt – ein Prozess, der bereits im Gange ist aljazeera.com. Wenn der Fortschritt anhält, könnten wir innerhalb von 5–10 Jahren einen begrenzten kommerziellen Einsatz von künstlichem Blut in Notfalldiensten oder abgelegenen Gebieten sehen, auch wenn die vollständige Ablösung des freiwilligen Blutspendesystems wahrscheinlich noch viel länger dauern wird (wenn überhaupt).
- Im Labor gezüchtete Gewebe: Kurzfristig werden relativ einfach herzustellende, im Labor gezüchtete Gewebe zuerst bei Patienten zum Einsatz kommen. Wir haben bereits gewebe-ingenierte Haut- und Knorpelimplantate im experimentellen Einsatz bei Brandopfern und Knieverletzungen gesehen, und diese könnten mit zunehmender Datenlage behördliche Zulassungen erhalten. Die FDA-Zulassung des Symvess-Gefäßtransplantats im Jahr 2024 fda.gov dürfte den Weg für andere azelluläre Transplantate (z. B. gewebekonstruierte Sehnen, Herzklappen oder Nervenleitbahnen) ebnen, sofern sie einen klinischen Nutzen zeigen. In den nächsten 5–10 Jahren könnte Bioprinting kommerzielle Gewebepflaster für bestimmte Anwendungen ermöglichen – zum Beispiel biogedruckte Lebergewebepflaster zur temporären Unterstützung einer versagenden Leber oder gedruckte Knochen-/Knorpelverbunde für orthopädische Operationen. Start-ups arbeiten aktiv an diesen Produkten, und der wachsende Markt deutet auf eine Pipeline von Kandidaten hin.
- Organoide & Zelltherapien: Fortschritte bei Organoiden werden kurzfristig vor allem die Forschung und Arzneimittelentwicklung beeinflussen, sie fließen jedoch auch in regenerative Therapien ein. Der Erfolg der Herzpflaster-Studie statnews.com deutet darauf hin, dass zellbasierte Therapien (Implantation von im Labor gezüchteten Zellen oder Geweben) häufiger werden könnten. In 5–10 Jahren könnten wir die behördliche Zulassung der ersten Therapien erleben, bei denen aus Stammzellen gewonnenes Gewebe implantiert wird, um ein Organ zu heilen. Dies könnte Herzmuskelflicken für Herzinfarktüberlebende oder Pankreas-Inselzell-Cluster für Typ-1-Diabetes umfassen. Solche Behandlungen würden wahrscheinlich als fortschrittliche Biologika eingestuft und müssten strenge klinische Studien durchlaufen, aber der Präzedenzfall wird jetzt durch Studien wie die in Deutschland geschaffen. Darüber hinaus wird mit zunehmender Vaskularisierung und Größe der Organoide news.stanford.edu die Grenze zwischen „Organoid für die Forschung“ und „implantierbares Gewebe“ verschwimmen. Es ist denkbar, dass in zehn Jahren ein Patient mit Lebererkrankung eine Infusion von Leberorganoiden erhält, um einen Teil der Leberfunktion wiederherzustellen – ein Konzept, das Forscher bereits an Tieren testen.
- Xenotransplantation: Die nächsten Jahre sind entscheidend für Schwein-zu-Mensch-Transplantationen. Sollten die Nierentransplantationsstudien von United Therapeutics und eGenesis positive Ergebnisse zeigen (z. B. Schweinenieren, die viele Monate ohne Komplikationen bei Patienten funktionieren), wäre das ein Meilenstein. In 5 Jahren (2030) könnten wir eine größere Phase-II/III-Studie mit Schweinenieren und möglicherweise Schweineherzen sehen. Optimistisch betrachtet könnten die ersten bedingten Zulassungen für ein Xenotransplantat-Organ innerhalb von etwa 10 Jahren möglich sein, wahrscheinlich Nierentransplantationen, da Patienten mit Nierenversagen als Backup die Dialyse haben (was die Studien etwas sicherer macht). Andererseits könnte jeder ernsthafte Rückschlag – wie unerwartete Immunreaktionen oder Virusübertragungen – den Fortschritt verlangsamen und den Bedarf an weiteren genetischen Modifikationen bei Schweinen unterstreichen. Regulierungsbehörden wie die FDA werden einen konservativen Ansatz verfolgen und robuste Nachweise für Sicherheit und Patientennutzen verlangen. Ethisch könnte es auch öffentliche Anhörungen oder Leitlinien dazu geben, wie Schweineorgane eingesetzt werden sollen, falls sie tatsächlich praktikabel werden – einschließlich der Überwachung der Schweinezucht und der Einholung einer informierten Einwilligung von Patienten, denen ein Schweineorgan angeboten wird. International könnten auch andere Länder (zum Beispiel China, das aktive Xenotransplantationsforschung betreibt) eine Rolle bei der Weiterentwicklung oder Zulassung dieser Technologie spielen. Zusammengefasst könnte die Xenotransplantation bis Mitte der 2030er Jahre vom Experimentellen zu einer lebensrettenden Option für bestimmte Organkrankheiten werden und das Organangebot dramatisch erweitern – allerdings müssen in der Zwischenzeit wissenschaftliche, regulatorische und ethische Herausforderungen gemeistert werden.
Wenn wir weiter in die Zukunft blicken, könnte die Konvergenz dieser Bereiche letztlich den Organmangel auf nachhaltige Weise lösen. Es ist möglich, dass Bioprinting und Stammzellen schließlich vollständig implantierbare menschliche Organe hervorbringen, sodass weder auf Spender noch auf Tiere zurückgegriffen werden muss. Der aktuelle Expertenkonsens ist, dass das Drucken eines komplexen Organs oder das Heranzüchten eines solchen aus Stammzellen bis zur Transplantationsreife mindestens weitere 20 Jahre Forschung und Entwicklung in Anspruch nehmen wird labiotech.eu. Dennoch werden schrittweise Fortschritte den Patienten weiterhin zugutekommen – zum Beispiel könnten immunsuppressionsfreie Transplantationen (wie bereits im Fall der 3D-gedruckten Luftröhre gezeigt) häufiger werden, wenn wir lernen, Gewebe und Organe für jeden Patienten zu personalisieren sciencefocus.com. Regierungen und öffentliche Stellen erhöhen ihre Unterstützung für die regenerative Medizin: Die USA und die EU haben Initiativen und Förderprogramme gestartet, um Biofabrikationstechnologien zu fördern, und regulatorische Wege (wie die RMAT-Kennzeichnung der FDA) sind eingerichtet, um die Zulassung vielversprechender Therapien zu beschleunigen fda.gov. Die Beteiligung großer Regierungsstellen trägt auch dazu bei, ethische Standards zu vereinheitlichen, etwa um das Tierwohl bei der Xenotransplantation zu gewährleisten oder einen gerechten Patientenzugang zu im Labor gezüchteten Organtherapien zu ermöglichen, sobald diese verfügbar sind.
Abschließend lässt sich sagen, dass das Feld der künstlichen Blut-, Organ- und Gewebeherstellung auf mehreren Ebenen voranschreitet. Allein in den vergangenen 12 Monaten gab es weltweit erstmalige Errungenschaften – von im Labor gezüchtetem Blut beim Menschen aljazeera.com, über 3D-gedruckte Körperteile, die Leben retten sciencefocus.com, bis hin zu Schweinenieren, die einen Menschen ohne Dialyse am Leben erhalten labiotech.eu, und Herzmuskelpflaster, die versagende Herzen wiederbeleben statnews.com. Jeder Durchbruch bringt eigene Herausforderungen und warnende Lehren mit sich, doch gemeinsam deuten sie auf eine Zukunft hin, in der der Bedarf an Organen oder Blut nicht mehr bedeutet, auf menschliche Spender hoffen zu müssen. Stattdessen könnten Patienten eine maßgeschneiderte Lösung erhalten: vielleicht ein Fläschchen mit hergestelltem Blut, oder ein regeneriertes Gewebe aus ihren eigenen Zellen, oder ja – sogar ein genetisch angepasstes Schweineorgan. Um diese Vision zu verwirklichen, sind weiterhin wissenschaftliche Kreativität, strenge klinische Tests, sorgfältige Regulierung und eine durchdachte ethische Aufsicht erforderlich. Wie es ein Experte treffend formulierte, „es erhöht definitiv die Hoffnungen“, dass wir „das Problem teilweise lösen können“ des Organmangels in naher Zukunft sciencefocus.com. Mit anhaltendem Einsatz im nächsten Jahrzehnt könnte das, was heute noch experimentell ist, schon bald zur Routine werden – und Labor- sowie tierisch gezüchtete Lebensretter zu den Patienten bringen, die sie brauchen, und eine neue Ära der Transplantationsmedizin einläuten.
Quellen: Aktuelle Nachrichten und Expertenkommentare zu künstlichem Blut, Gewebezüchtung und Xenotransplantation, einschließlich Al Jazeera aljazeera.com, Labiotech.eu labiotech.eu, BBC Science Focus sciencefocus.com, Stanford Medicine News news.stanford.edu, FDA Pressemitteilung fda.gov, Vox vox.com und Nature/STAT-Berichterstattung statnews.com.
