US-Wissenschaftler haben mit einem neuen Verfahren viele biologische Funktionen bei Schweinen wiederhergestellt, die seit mehr als einer Stunde tot waren, was tiefgreifende Fragen über die Grenze zwischen Leben und Tod aufwirft.
Das Projekt an der Yale University erweitert ein bahnbrechendes Experiment, das vor drei Jahren einige Gehirnfunktionen bei enthaupteten Schweinen wiederherstellte. In der neuesten Entwicklung hat das Team die Blutzirkulation und Zellaktivität in den Körpern ganzer Tiere wiederhergestellt, die betäubt und dann durch einen induzierten Herzinfarkt getötet wurden.
Die Forscher, die im neuesten Projekt etwa 100 Schweine verwendeten, sagten, dass die Technik schließlich die Gesundheit menschlicher Organe während der Operation verlängern und die Verfügbarkeit von Spenderorganen erweitern könnte.
Das Verfahren namens OrganEx beinhaltete das Pumpen einer Wiederherstellungsflüssigkeit, die eine Mischung aus 13 Verbindungen enthielt, die die Zellgesundheit fördern und Entzündungen unterdrücken, durch die toten Schweine. Die biologische Aktivität wurde in vielen Organen wieder aufgenommen, einschließlich Leber, Nieren, Gehirn und Herz, deren Zellen die Fähigkeit zur Kontraktion beibehielten.
„Wir waren auch in der Lage, die Durchblutung im ganzen Körper wiederherzustellen, was uns erstaunte“, sagte Nenad Sestan, der Projektleiter. Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht die Zeitschrift Natur Am Mittwoch.
Sam Parnia, Direktor für Intensivpflege und Reanimationsforschung an der medizinischen Fakultät der New York University, sagte, die Studie sei „wirklich bemerkenswert und unglaublich bedeutsam“.
„Es zeigt, dass Zellen in Organen von Säugetieren, einschließlich Menschen, wie dem Gehirn, nach dem Tod nicht viele Stunden lang sterben“, sagte Parnia, der nicht an der Forschung beteiligt war. Er wies auch auf die weitreichenden Implikationen der Studie hin.
„Diese Studie zeigt, dass unsere gesellschaftliche Konvention in Bezug auf den Tod als absolutes Schwarz-Weiß-Ende wissenschaftlich nicht gültig ist“, sagte Parnia. „Im Gegensatz dazu ist der Tod wissenschaftlich gesehen ein biologischer Prozess, der noch Stunden nach seinem Eintreten behandelbar und reversibel bleibt.“
Wenn das Herz aufhört zu schlagen, tritt der Körper in einen Zustand der Ischämie ein, in dem die Organe anschwellen und die Blutgefäße zusammenbrechen. Doch die Gewebe der toten Schweine schienen nach der OrganEx-Behandlung funktionsfähig zu sein – im Gegensatz zu denen der Kontrolltiere, die ein konventionelleres Verfahren namens Ecmo erhielten, bei dem ihr eigenes Blut und frischer Sauerstoff durch den Körper gepumpt wurden.
„Unter dem Mikroskop war es schwierig, den Unterschied zwischen einem gesunden Organ und einem Organ zu erkennen, das nach dem Tod mit der OrganEx-Technologie behandelt worden war“, sagte Zvonimir Vrselja, ein weiteres Mitglied des Yale-Teams.
Wie beim Experiment mit Schweineköpfen aus dem Jahr 2019 stellten die Forscher fest, dass die Zellaktivität in einigen Bereichen des Gehirns wiederhergestellt war, obwohl sie keine organisierte elektrische Aktivität entdeckten, die auf Bewusstsein hindeuten würde.
Sestan sagte jedoch, sein Team von Wissenschaftlern sei überrascht gewesen, unwillkürliche und spontane Muskelbewegungen im Kopf- und Halsbereich der behandelten Tiere zu beobachten, die während des gesamten Experiments tief betäubt blieben. Diese Bewegungen deuteten auf die Erhaltung einiger motorischer Funktionen hin, fügte er hinzu.
Das Experiment wurde in Absprache mit der Tierpflegekommission der Universität und externen Ethikberatern konzipiert. Eine Bedingung war, dass die OrganEx-Perfusion nach sechs Stunden enden sollte. Das bedeutet, dass die Wissenschaftler nicht wissen, wie lange das Verfahren bei den toten Schweinen noch Lebenszeichen aufrechterhalten hätte, wenn es auf unbestimmte Zeit fortgesetzt worden wäre.
Die Yale-Forscher glauben, dass die ersten Anwendungen von OrganEx bei Menschen darin bestehen werden, einzelne Organe in gutem Zustand für die Transplantation zu erhalten, anstatt ganze menschliche Körper am Leben zu erhalten.
„Es gibt zahlreiche potenzielle Anwendungen dieser aufregenden neuen Technologie“, sagte Stephen Latham, Direktor des Yale Interdisziplinären Zentrums für Bioethik. „Wir müssen jedoch alle zukünftigen Studien sorgfältig überwachen, insbesondere solche, die die Perfusion des Gehirns beinhalten.“
Sestan sagte, das Team konsultiere seine Berater über die nächsten Schritte – wahrscheinlich mehr Experimente mit Schweinen, um genauer zu beurteilen, ob ihre Organe nach der OrganEx-Behandlung gut genug funktionierten, um bei Transplantationen verwendet zu werden.
„Wir sind weit entfernt von einer menschlichen Nutzung dieses Ganzkörperexperiments“, sagte Latham. „Es gibt noch viel zu tun, viel mehr Präzision, bevor wir irgendetwas in diese Richtung starten.“
Das Projekt wurde von den US National Institutes of Health und Schmidt Futures finanziert.