Xenotransplantation in Deutschland

Klinikum Großhadern der Ludwig-Maximilians-Universität München

Das Institut für Chirurgische Forschung am Klinikum Großhadern der Ludwig-Maximilians-Universität München ist berüchtigt für seine Xenotransplantationsversuche an Schweinen und Affen, die dort seit mindestens Ende der 1990er Jahre betrieben werden.

Dokument 1

Tiere: 6 Schweine, 6 Paviane
Experiment: Die Schweine sind transgen, d.h. gentechnisch manipuliert. Die Tiere wiegen durchschnittlich 18 kg und stammen zum teil aus der Mayo Clinic, Rochester, MN, USA, und zum Teil vom Lehrstuhl für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie, Veterinärmedizinische Fakultät, Ludwig-Maximilians-Universität München. Die sechs Paviane wurden im Primatenzentrum Göttingen gezüchtet. Den Schweinen werden unter Narkose Herz und Lunge entnommen. Bei den Affen wird das Brustbein in der Mitte aufgesägt, um den Brustkorb zu eröffnen. Der Blutkreislauf wird an eine Herz-Lungenmaschine angeschlossen. Das Herz des Affen wird durch ein Schweinherz ersetzt. Die Herz-Lungen-Maschine wird abgeschaltet, so dass jetzt das Schweineherz die Herzfunktion übernimmt. Die Tiere erhalten Immunsuppressiva, also Medikamente, die die Abstoßungsreaktion unterdrücken sollen.
Mit speziellem Licht und Filtern wird der Blutfluss in den feinen Blutgefäßen in der Schleimhaut unter der Zunge sichtbar gemacht und mit einer Kamera aufgezeichnet. Diese Untersuchung dauert eine Stunde. Dann wird die Narkose (wahrscheinlich) beendet, d.h. die Affen müssen die Abstoßungsreaktion bei vollem Bewusstsein erleben. Alle Affen sterben innerhalb von 5 Stunden bis 4 Tagen. Die Ursachen sind unterschiedlich: Drei Tiere sterben innerhalb von 10 Stunden, 3 und 4 Tagen durch akute Abstoßungsreaktion und damit verbundenem Herzversagen. Zwei Affen sterben nach 5 und 10 Stunden an Herzversagen, wobei keine Anzeichen einer Abstoßungsreaktion gefunden wurden. Ein Affe entwickelt nach 2 Tagen Nierenversagen und ein Lungenödem. Er wird getötet.
Hintergrund: Auswirkung einer Transplantation von Schweineherzen auf Paviane auf die Durchblutung der dünnen Blutgefäße. Die Autoren stellen fest, dass diese Mikrozirkulation vermindert ist. Sie kündigen weitere Versuche an, um die Ursachen dafür zu ergründen.
Titel: Microcirculatory alterations after orthotopic pig-to-baboon heart transplantation
Zeitschrift: Xenotransplantation 2011: 18, 232-238
Autoren: Andreas Bauer (1)*, Vivian Renz (1,2), Heiko Baschnegger (1), Jan-Michael Abicht (1), Andreas Beiras-Fernandez (3), Paolo Brenner (3), Eckart Thein (2), Michael Schmoeckel (4), Bruno Reichart (3), Frank Christ (1)
Institute: (1) Klinik für Anästhesiologie, Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität München, Machioninistr. 15, 81377 München, (2) Institut für Chirurgische Forschung, Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität München, (3) Herzchirurgische Klinik, Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität München

Dokument 2

Tiere: 4 Schweine, 4 Paviane
Experiment: Es werden zwei transgene, also gentechnisch veränderte Schweine und zwei nicht-transgene Schweine verwendet. Die nicht-transgenen Schweine stammen aus der Veterinärmedizinischen Fakultät der Ludwig-Maximilians-Universität München. Für die transgenen Schweine sind Revivicor Inc., Blacksburg, VA, USA, und Institut für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie, Genzentrum, Ludwig-Maximilians-Universität München, angegeben. Die vier Paviane stammen aus dem Primatenzentrum Göttingen. Die Versuche wurden von einer Bayerischen Behörde genehmigt.
Es werden zunächst die Herzen der beiden nicht-transgenen Schweine auf zwei Paviane übertragen. Dazu werden die Tiere narkotisiert. Das Herz eines Schweins wird in den Brustkorb eines Affen – zusätzlich zu dessen eigenem Herzen – eingepflanzt. Unmittelbar nach Abstellen der Herz-Lungen-Maschine, d.h. sobald das fremde Herz mit dem Blut des Affen durchströmt wird, kommt es zu einer akuten Abstoßungsreaktion. Das Herz bläht sich auf. Beide Affen werden getötet.
Im zweiten Experiment werden die Herzen der transgenen Schweine auf zwei Paviane, ebenfalls zusätzlich zum eigenen Herzen, transplantiert. Diese Affen bekommen ab zwei Wochen vor der Operation verschiedene Immunsuppressiva verabreicht, um die Abstoßungsreaktion zu vermindern. Ein Affe stirbt durch einen Fehler während der Operation. Der zweite Pavian überlebt die Transplantation und wird 50 Tage später getötet.
Hintergrund: In der tierexperimentellen Xenotransplantationsforschung werden Herzen normalerweise in die Bauchhöhle oder anstelle des Herzen des Transplantatempfängers eingepflanzt. In dieser Studie wird die Verpflanzung eines Schweineherzens in den Brustkorb eines Pavians, zusätzlich zum eigenen Herzen, getestet. Das transplantierte Herz soll auf die Weise nicht so stark beansprucht werden, weil es nur einen Teil der Herzleistung erbringen muss.
Titel: First experience with heterotopic thoracic pig-to-baboon cardiac xenotransplantation
Zeitschrift: Xenotransplantation 2010: 17, 243-249
Autoren: Andreas Bauer (1,2)*, Johannes Postrach (2,3), Michael Thormann (2,3), Stefanie Blanck (2,3), Claudius Faber (4), Bernd Wintersperger (5), Sebastian Michel (2), Jan-Michael Abicht (1), Frank Christ (1), Christoph Schmitz (3), Michael Schmoeckel (4), Bruno Reichart (2)
Institute: (1) Klinik für Anästhesiologie, Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität München, Machioninistr. 15, 81377 München, (2) Institut für Chirurgische Forschung, Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität München, (3) Herzchirurgische Klinik, Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität München, (4) Institut für Pathologie, Ludwig-Maximilians-Universität München, (5) Klinik für Klinische Radiologie, Ludwig-Maximilians-Universität München, (6) Abteilung für Herzchirurgie, Asklepios Klinik St. Georg, Hamburg

Dokument 3

Tiere: 19 Javaneraffen (Langschwanzmakaken), unbekannte Anzahl Kaninchen
Experiment: Der Versuch wurde von der zuständigen Genehmigungsbehörde in Oberbayern genehmigt. Der Versuch findet unter Narkose statt. Den 19 Affen werden beide Beine und beide Arme abgebunden, so dass kein Blut mehr aus dem Körper in die Gliedmaßen gelangt. Arterien und Venen der vier Gliedmaßen werden mit Kathetern versehen. Das gesamte Blut aus den Armen und Beinen wird abgelassen und durch eine Infusionslösung ersetzt. Nach 60 – 150 Minuten Durchblutungsunterbrechung werden die Tiere in vier Gruppen eingeteilt. Die Affen in drei Gruppen erhalten menschliches Blut, das jeweils mit unterschiedlichen Antikörpern (Eiweißstoffen, die gegen Blutabwehrzellen gerichtet sind) versetzt wurde. Die Antikörper wurden zuvor in Kaninchen produziert. Nach Injektion von menschlichen Lymphozyten-Blutzellen, bildet der Körper der Kaninchen Antikörper dagegen, die aus dem Blut der Kaninchen isoliert werden. Eine Gruppe Affen erhält als Kontrolle menschliches Blut ohne Zusatz. Das Blut wird bei allen Gruppen mit einem fluoreszierenden Farbstoff versehen. Die Haut über dem Wadenmuskel und einem Oberarmmuskel wird aufgeschnitten und die Muskeln freigelegt. Der Fluss des fluoreszierenden Blutes in den kleinen Blutgefäßen der Muskel wird mit einem speziellen Mikroskop beobachtet. Schließlich werden die Affen getötet.
Hintergrund: Das Gewebe transplantierter Organe wird durch die Mangeldurchblutung nach Entnahme und Wiederdurchblutung nach Transplantation geschädigt. In dieser Studie wird die Wirkung von Substanzen untersucht, die diesen Effekt vermindern sollen. Dabei wird menschliches Blut auf Affen transplantiert.
Titel: In vivo visualization of the effect of polyclonal antithymocyte globulins on the microcirculation after ischemia/reperfusion in a primate model
Zeitschrift: Transplantation 2006, 81, 552-558
Autoren: Daniel Chappell, Andreas Beiras-Fernandez, Claus Hammer, Eckart Thein*
Institut: Institut für Chirurgische Forschung, Klinikum Grosshadern, Ludwig-Maximillians-Universität München, Marchioninistr. 27, 81377 München

Dokument 4

Tiere: 4 Paviane, 4 Schweine
Experiment: Die Schweine stammen von Imutran Ltd (Novartis Pharma AG Company), Basel. Die Herkunft der Paviane wird nicht erwähnt. Bei den Schweinen handelt es sich um transgene Tiere, d.h. sie wurden genetisch mit einem menschlichen Faktor ausgestattet, der die Immunabwehr hemmen soll. Den Schweinen werden die Herzen entnommen und den Pavianen in den Bauch eingepflanzt. Die Tiere erhalten anschließend eine Kombination verschiedener Immunsuppressiva, um die Abstoßungsreaktion zu unterdrücken. Die Transplantate schwellen auf fast das Doppelte ihrer Größe an und sind voller Blutungen und werden innerhalb von 2,4 bis 8 Tagen abgestoßen. Die transplantierten Herzen werden zur Untersuchung entnommen. Es wird nicht erwähnt, ob die Affen an der Abstoßung sterben oder getötet werden.
Hintergrund: Untersuchungen zur Unterdrückung der Immunabwehr bei einer Herztransplantation vom Schwein auf den Pavian.
Titel: Combination of hDAF-transgenic pig hearts and immunoadsorption in heterotopic xenotransplantation of immunosupressed baboons
Zeitschrift: Transplantation Proceedings 2005: 37, 483-486
Autoren: P. Brenner*, M. Schmoeckel, C. Wimmer, A. Rucker, V. Eder, S. Uchita, U. Brandl, M. Hinz, T. Felbinger, B. Meiser, C. Hammer, H. Reichenspurner, B. Reichart
Institut: Herzchirurgie, Klinikum Großhadern, Ludwig-Maximilians-Universität München, 81377 München

Andere Institute, die Xenotransplantationsforschung betreiben

Dokument 5

Tiere: 6 Schweine und 6 Langschwanzmakaken
Experiment: Für die Studie werden drei normale (Schweinezüchterverband Weser-Ems, Oldenburg) und drei genetisch veränderte (FAL Mariensee) Landschweine als Nierenspender verwendet. Als Empfängertiere dienen sechs Langschwanzmakaken vom Primatenzentrum Göttingen. Anders als üblich werden die Schweinenieren jedoch nicht direkt sondern über einen menschlichen Venenabschnitt mit der Nierenvene der Langschwanzmakaken verbunden. Blutabnahmen erfolgen zu definierten Zeitpunkten nach der Transplantation. Die Überlebenszeit der Primaten beträgt zwischen zwei und 19 Tagen. Ein Makake verstirbt nach Abstoßungsreaktion. Die anderen Affen sterben durch schwere Sepsis, Thrombose oder Herzrhythmusstörungen infolge der Operation. Die menschlichen Venenabschnitte werden nach dem Tod der Tiere entfernt und die Gefäßzellen zur weiteren Analyse isoliert.
Hintergrund: Etablierung eines „Primatenmodells“ zur Untersuchung der Übertragungswahrscheinlichkeit von Tierseuchen auf den Menschen nach Transplantation von Schweinenieren.
Titel: Analysis of pig-to-human porcine endogenous retrovirus transmission in a triple-species kidney xenotransplantation model
Zeitschrift: Transplantation International 2005: 17, 848-858
Autoren: Monica E. Winkler (1), Michael Winkler* (2), Rosemarie Burian (1), Jens Hecker (2), Martin Loss (2), Michael Przemeck (3), Ralf Lorenz (2), Clive Patience (4), Alexander Karlas (5), Sebastian Sommer (1), Joachim Denner (5), Ulrich Martin (1)
Institute: (1) Leibniz Research Laboratories for Biotechnology and Artificial Organs (LEBAO), Hannover, (2) Klinik für Viszeral- und Transplantationschirurgie, Medizinische Hochschule Hannover, Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Hannover, (3) Abteilung für Anästhesie, Medizinische Hochschule Hannover, Hannover, (4) Immerge Bio Therapeutics, Charlestown, Mass, USA, (5) Robert Koch Institut Berlin, Berlin

Dokument 6

Tiere: Mindestens 10 Schweine
Experiment: Am Institut für Nutztiergenetik des Friedrich-Loeffler-Instituts (FLI) in Mariensee werden Schweine genmanipuliert und geklont, die nicht das PERV in ihrem Erbgut aufweisen. PERV ist ein Schweinvirus, das menschliche Zellen in vitro (im Reagenzglas) infiziert und daher als mögliche Gefahr bei der Xenotransplantation gilt, der Übertragung von artfremden Organen. Es werden 4 transgene (genmanipuliert) und 6 nicht transgene Schweine geklont. Einige sterben schon kurz nach der Geburt. Je 2 transgene und nicht transgene überleben. In regelmäßigen Abständen werden Gewebeproben aus dem Ohr entnommen. Im Alter von drei Jahren werden die Tiere auf nicht genannte Weise getötet, um ihre Organe zu untersuchen.
Hintergrund: Das Schweinevirus PERV gilt als mögliche Gefahr bei der Xenotransplantation, der Übertragung von Schweineorganen auf den Menschen. Hier werden genmanipulierte Schweine, die PERV nicht im Erbgut tragen, drei Jahre lang untersucht.
Titel: Long-term effect of PERV-specific RNA interference in transgenic pigs
Zeitschrift: Xenotransplantation 2012; 19: 112-121
Autoren: Marrwan Semaan (1), Danny Kaulitz (1), Björn Petersen (2), Heiner Niemann (2), Joachim Denner (1)*
Institut: Robert-Koch-Institut, Nordufer 20, 13353 Berlin, (2) Institut für Nutztiergenetik, Friedrich-Loeffler-Institut (FLI), Mariensee

Dokument 7

Tiere: unbekannte Anzahl Schweine, unbekannte Anzahl Mäuse
Experiment: Die Herstellung der transgenen Schweine erfolgt in den unter (1) und (2) genannten Einrichtungen. Die Versuche mit den Mäusen finden vermutlich in dem unter (2) genannten Institut statt.
Experiment: Die Mäuse (Zuchtlinie MSG) stammen aus der Versuchstierzucht Jackson Laboratory, USA. Es werden transgene (genmanipulierte) Schweine kreiert, die eine geringere Abstoßungsreaktion bei Organempfängern auslösen sollen. Dazu werden drei Sauen 216 geklonte Schweineembryos in die Gebärmutter eingepflanzt. Zwei Sauen werden schwanger und gebären 7 lebende Ferkel. Vier von ihnen werden im Alter von drei Monaten getötet, um ihre Organe zu untersuchen. Für die eigentlichen Transplantationsversuche werden weitere geklonte Schweine verwendet. Diese werden im Alter von 1-2 Tagen getötet. Die Bauchspeicheldrüse wird entnommen, um daraus die insulinproduzierenden Inselzellen zu isolieren.Mäuse werden durch Injektion von Streptozotocin diabetisch gemacht. Das Gift zerstört die Inselzellen der Bauchspeicheldrüse, so dass sie kein Insulin mehr produzieren. Den Mäusen wird Insulin unter die Haut gespritzt, wenn ihr Blutzucker zu hoch ist. Diabetischen Mäusen nicht genannten Alters werden Inselzellen von Schweinen unter die Nierenkapsel transplantiert. Ein Teil der Mäuse erhält Zellen von transgenen, andere von nicht transgenen Schweinen. Die Zellen entfalten ihre insulinproduzierende Funktion erst nach 6-8 Wochen. Die Mäuse werden daher weiter mit Insulin behandelt, wenn der Blutzuckerspiegel eine bestimmte Marke (>300 mg/dL) überschreitet. Es werden regelmäßig Blutproben entnommen.In einem zweiten Versuch werden Mäuse „humanisiert“. Abwehrzellen aus dem Blut eines menschlichen Probanden werden Mäusen, denen Schweine-Inselzellen transplantiert worden sind, in die Bauchhöhle injiziert. Die Abwehrzellen werden außerdem kultiviert und nach 6 Tagen den Mäusen in die Blutbahn injiziert.Beide Versuche sind auf eine Dauer von 29 Tagen limitiert, da dann die Abstoßungsreaktion einsetzt, d.h. sie werden getötet. Mäuse mit extrem hohen Blutzuckerspiegel (> 350 mg/dL) werden vorzeitig getötet. Bei Mäusen mit normalem Blutzucker wird am Tag 28 die Niere mit den transplantierten Inselzellen entnommen. Es ist unklar, ob sie auch am Tag 29 getötet werden.
Hintergrund: Übertragung von Zellen der Bauchspeicheldrüse von genmanipulierten Schweinen auf Mäuse.
Titel: Xenografted islet cell clusters from INSLEA29Y transgeneic pigs rescue diabetes and prevent immune rejection in humanized mice
Zeitschrift: Diabetes 2012: 61; 1527-1532
Autoren: Nikolai Klymiuk (1), Lelia van Buerck (2), Andrea Bähr (1), Monika Offers (2), Barbara Kessler (1), Annegret Wuensch (1), Mayuko Kurome (1), Michael Thormann (3), Katharina Lochner (2), Hiroshi Nagashima (4), Nadja Herbach (5), Rüdiger Wanke (5), Jochen Seissler (2), Eckhard Wolf (1)*
Institute: (1) Lehrstuhl für Molekulare Tierzucht und Biotechnologie, Labor für Funktionelle Genomanalyse (LAFUGA), Genzentrum, Ludwig-Maximilians-Universität München, (2) Diabetes-Zentrum, medizinische Klinik, Campus Innenstadt, Klinikum der Ludwig-Maximilians-Universität München, (3) Klinik für Herzchirurgie, Ludwig-Maximilians-Universität München, (4) Laboratory of Developmental Engineering, Meiji University, Kawasaki, Japan, (45) Institut für Veterinärpathologie, Zentrum für Klinische Tiermedizin, Ludwig-Maximilians-Universität München

Dokument 8

Tiere: 3 Rhesusaffen, 2 Schweinsaffen, 2 Paviane
Experiment: Für die Studie werden Rhesusaffen, Schweinsaffen und Paviane verwendet. Den Affen werden täglich Substanzen gespritzt, die die Funktion des Immunsystems hemmen. Einige Tage nach Beginn der Immunsuppressiva-Gabe werden die Affen intravenös mit einem Retrovirus (PERV) infiziert, das bei gesunden Schweinen vorkommt und das in Verdacht steht, bei Transplantationen auf den Empfänger übertragen zu werden. Um einer sofortigen Inaktivierung des Virus durch die körpereigene Immunabwehr vorzubeugen, erhalten die Affen bereits einige Tage vor der Infektion eine weitere das Immunsystem hemmende Substanz injiziert. Eine Zweit- und Drittinfektion mit dem Retrovirus erfolgt nach 270 und 284 Tagen. Neben einer intravenösen Gabe wird der Virus auch in die Brust- und Beinmuskulatur sowie in die Bauchhöhle injiziert. Blutentnahmen erfolgen einmal vor und dann in wöchentlichem Abstand nach der Erstinfektion. Ein Rhesusaffe verstirbt bereits 14 Tage nach Erstinfektion an Sepsis (Blutvergiftung). Die restlichen Affen werden 46, 316 und 336 Tage nach Virusinfektion getötet. Ein Rhesusaffe entwickelt aufgrund der Virusgabe bösartige Tumoren im gesamten Bauchraum sowie in der Brust- und Beinmuskulatur.
Hintergrund: PERV, ein Virus, das bei gesunden Schweinen vorkommt, wird in vitro, also im Reagenzglas, auf Zellen des Menschen und anderer Tierarten übertragen. Dies stellt eine mögliche Gefahr für Xenotransplantationen dar, bei denen Schweineorgane auf Menschen übertragen werden sollen. Im Tierversuch hat die Übertragung des Virus bislang nicht funktioniert. In dieser Studie wird PERV auf dreifach immunsupprimierte Affen dreier verschiedener Arten übertragen, ohne dass es zu einer Infektion kommt.
Titel: No in vivo infection of triple immunosuppressed non-human primates after inoculation with high titers of porcine endogenous retroviruses
Zeitschrift: Xenotransplantation 2009: 16, 34-44
Autoren: Volker Specke (1,2), Roland Plesker (3), James Wood (4,5), Cheick Coulibaly (3), Kristen Suling (4,5), Clive Patience (4,5), Reinhard Kurth (1), Henk-Jan Schuurman (4,6), Joachim Denner* (1)
Institute: (1) Robert-Koch Institut, Nordufer 20, 13353 Berlin; (2) SKM Oncology Research, Wiesbaden, (3) Paul-Ehrlich-Institut, Langen, (4) Immerge BioTherapeutics, Inc., Boston, MA, USA, (5) Biogen Idec, Camebridge, MA, USA, (6) Spring Point Project, Minneapolis, MN, USA

Dokument 9

Tiere: Unbekannte Anzahl Syrische Goldhamster und Ratten
Experiment: Für die Wirksamkeitstestung werden Braune Norwegerratten, Syrische Goldhamster und Lewis Ratten von Charles River, Sulzfeld, verwendet. Die Herzen der Braunen Norwegerratten werden unter Narkose herauspräpariert und anschließend mit der zu testenden Wirkstoffkombination FK788 durchströmt.Die Hamster dienen als „Spender“ von Abschnitten der Aorta (Hauptschlagader). Die herauspräparierten Aorten-Abschnitte werden den Ratten operativ eingepflanzt. Die Empfängerratten erhalten nach der Organtransplantation täglich die Wirkstoffkombination FK788 über eine Schlundsonde in den Magen verabreicht. Blutentnahmen finden fünf, 10 und 14 Tage nach der Operation statt. Die Tiere werden am 14. Tag nach der Transplantation getötet und die Aortentransplantate zur Untersuchung entnommen. Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.
Hintergrund: Die Studie untersucht die Wirksamkeit der Wirkstoffkombination FK788 mit Hinblick auf die Prävention von Abstoßungsreaktionen nach Transplantation artfremder Organe bei Ratten.
Titel: FK778 in experimental xenotransplantation: A detailed analysis of drug efficacy
Zeitschrift: The Journal of Heart and Lung Transplantation 2007: 26, 70-77
Autoren: Sonja Schrepfer (1,5), Tobias Deuse* (1), Friedrich Koch-Nolte (2), Thorsten Krieger (2), Munif Haddad (3), Hansjörg Schäfer (4), Marc P. Pelletier (5), Robert C. Robbins (5), Hermann Reichenspurner (1)
Institute: (1) Universitätsherzzentrum, (2) Institut für Immunologie, (3) Institut für Klinische Chemie, (4) Pathologie, Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Martinistr. 52, 20246 Hamburg, (5) Department of Cardiothoracic Surgery, Stanford University Medical Center, Standford, CA, USA