Lernen Sie einige der saubersten Schweine der Welt kennen, die gezüchtet werden, um Nieren und Herzen für Menschen zu züchten

Ferkel, die mit großen Augen in ihren ungewöhnlichen Stall rennen, um die Besucher zu begutachten, könnten die Zukunft der Organtransplantation darstellen – und im Schlamm herumrollen gibt es hier kein Problem.

Die ersten gentechnisch veränderten Schweineorgane, die jemals in Menschen transplantiert wurden, stammten von Tieren, die auf dieser speziellen Forschungsfarm in den Blue Ridge Mountains geboren wurden – hinter verschlossenen Toren, wo man, um hineinzukommen, zwischen den klimatisierten Ställen sein Auto waschen, seine Kleidung gegen medizinische OP-Kleidung tauschen und in Wannen mit Desinfektionsmittel steigen muss, um seine Stiefel zu reinigen.

„Das sind wertvolle Tiere“, sagt David Ayares von Revivicor Inc., der Jahrzehnte damit verbracht hat, das Klonen von Schweinen mit genau den richtigen genetischen Veränderungen zu erlernen, um diese ersten kühnen Experimente durchzuführen.

Nur ein paar Kilometer entfernt in Christiansburg im US-Bundesstaat Virginia werden die Biosicherheitsbestimmungen sogar noch verschärft. Dort wird eine neue Herde Schweine aufgezogen, die voraussichtlich schon im nächsten Jahr Organe für offizielle Studien zur Transplantation von Tieren auf Menschen liefern werden.

Dieses riesige Gebäude, das erste seiner Art, hat nichts mit einem Bauernhof zu tun. Es gleicht eher einer pharmazeutischen Fabrik. Und ein Teil davon ist für alle außer einigen sorgfältig ausgewählten Mitarbeitern gesperrt, die nach Zeitlimit duschen, vom Unternehmen bereitgestellte Kleidung und Schuhe anziehen und dann eine Enklave betreten, in der Ferkel aufwachsen.

Hinter dieser Schutzbarriere leben einige der saubersten Schweine der Welt. Sie atmen Luft und trinken Wasser, das besser gegen Schadstoffe gefiltert ist als das, was für Menschen vorgeschrieben ist. Sogar ihr Futter wird desinfiziert – alles, um zu verhindern, dass sie sich mögliche Infektionen einfangen, die letztlich einem Transplantationsempfänger schaden könnten.

„Wir haben diese Anlage so konzipiert, dass die Schweine vor Verunreinigungen aus der Umwelt und durch Menschen geschützt sind“, sagte Matthew VonEsch von United Therapeutics, der Muttergesellschaft von Revivicor. „Jede Person, die dieses Gebäude betritt, stellt ein potenzielles Krankheitserregerrisiko dar.“

Dies ist erforderlich, um Designerschweine zu klonen und für ihre Organe zu züchten – einschließlich einer 75 Millionen Dollar teuren „ausgewiesenen pathogenfreien Einrichtung“, die gebaut wurde, um die Sicherheitsstandards der amerikanischen Gesundheitsbehörde FDA für Xenotransplantationen zu erfüllen.

Schweine züchten, um den Mangel an menschlichen Organen zu lindern

Jedes Jahr sterben Tausende von Amerikanern, während sie auf eine Transplantation warten, und viele Experten geben zu, dass es nie genug menschliche Spender geben wird, um den Bedarf zu decken.

Tiere bieten die verlockende Aussicht auf einen fertigen Vorrat. Nach Jahrzehnten gescheiterter Versuche züchten Unternehmen wie Revivicor, eGenesis und Makana Therapeutics Schweine, die menschenähnlicher aussehen sollen.

Bisher wurden in den USA vier „Compassionate Use“-Transplantationen durchgeführt, letzte Versuche an sterbenden Patienten – zwei Herzen und zwei Nieren. Revivicor lieferte beide Herzen und eine der Nieren. Obwohl die vier Patienten innerhalb weniger Monate starben, lieferten sie wertvolle Erkenntnisse für Forscher, die bereit sind, es bei Menschen, die nicht ganz so krank sind, erneut zu versuchen.

Derzeit wertet die FDA vielversprechende Ergebnisse aus Experimenten mit gespendeten menschlichen Körpern aus und wartet auf die Ergebnisse zusätzlicher Studien mit Schweineorganen bei Pavianen, bevor sie über die nächsten Schritte entscheidet.

Es handelt sich um halbmaßgeschneiderte Organe – „wir züchten diese Schweine auf die Größe des Empfängers“, so Ayares – die im Gegensatz zu den meisten von Menschen gespendeten Organen keine altersbedingten Verschleißerscheinungen oder Anzeichen chronischer Erkrankungen aufweisen.

Transplantationschirurgen, die auf Revivicors Farm Organe entnommen haben, „sagten: ‚Oh mein Gott, das ist die schönste Niere, die ich je gesehen habe‘“, fügte Ayares hinzu. „Dasselbe gilt, wenn sie das Herz entnehmen, ein rosa, gesundes, glückliches Herz von einem jungen Tier.“

Die größten Herausforderungen liegen darin, eine Ablehnung zu vermeiden und festzustellen, ob die Tiere möglicherweise ein unbekanntes Infektionsrisiko bergen.

Der Prozess beginnt mit der Veränderung von Genen in Schweinehautzellen im Labor. Revivicor löschte zunächst ein Gen, das einen Zucker namens Alpha-Gal produziert, der eine sofortige Zerstörung durch das menschliche Immunsystem auslöst. Dann folgten drei Gen-„Knockouts“, um andere immunauslösende Warnsignale zu entfernen. Jetzt konzentriert sich das Unternehmen auf 10 Genbearbeitungen – es wurden Schweinegene gelöscht und menschliche Gene hinzugefügt, die zusammen das Risiko von Abstoßungen und Blutgerinnseln verringern und die Organgröße begrenzen.

Sie klonen Schweine mit diesen Veränderungen, ähnlich wie das Schaf Dolly geschaffen wurde.

Zweimal wöchentlich versenden Schlachthöfe Hunderte von Eiern, die sie aus den Eierstöcken von Sauen entnehmen, an Revivicor. Wissenschaftler arbeiten im Dunkeln mit den lichtempfindlichen Eiern und blicken durch ein Mikroskop, während sie die mütterliche DNA absaugen. Dann fügen sie die genetischen Veränderungen ein.

„Stecken Sie es schön glatt hinein“, murmelt die leitende Forscherin Lori Sorrells und drückt genau an die richtige Stelle, ohne das Ei zu zerreißen. Leichte Elektroschocks verschmelzen die neue DNA und aktivieren das Embryowachstum.

Ayares, ein Molekulargenetiker, der Revivicor leitet und im Jahr 2000 an der Schaffung der ersten geklonten Schweine der Welt beteiligt war, sagt, die Technik sei „wie das Spielen von zwei Videospielen gleichzeitig“: Man halte das Ei mit einer Hand fest und manipulier es mit der anderen. Das erste modifizierte Schwein des Unternehmens, das GalSafe-Einzelgen-Knockout, wird jetzt gezüchtet statt geklont. Wenn die Xenotransplantation irgendwann funktioniert, könnten auch andere Schweine mit den gewünschten Genkombinationen erfolgreich sein.

Einige Stunden später werden die Embryonen in einem tragbaren Inkubator zur Forschungsfarm gebracht und in wartende Sauen eingepflanzt.

Luxusunterkünfte für wichtige Schweine

Auf der Forschungsfarm wurde ein Ferkelstall mit Tom Pettys „Free Fallin‘“ beschallt, wo die Kleinen sich durch Musik an menschliche Stimmen gewöhnen. In klimatisierten Ställen grunzten die Tiere aufgeregt zur Begrüßung, bis offensichtlich wurde, dass ihre Besucher keine Leckereien mitgebracht hatten. Die Drei-Wochen-Alten huschten zurück in die Sicherheit ihrer Mutter. Nebenan legten sich die älteren Geschwister für ein Nickerchen hin oder schauten sich Bälle und anderes Spielzeug an.

„Für ein Schwein ist das Luxus“, sagte Ayares. „Aber das sind sehr wertvolle Tiere. Sie sind sehr schlau. Ich habe Ferkel beobachtet, die zusammen mit Bällen spielen, als ob sie Fußball spielen würden.“

Auf dieser Farm, die in sanfte Hügel eingebettet ist, leben etwa 300 Schweine unterschiedlichen Alters. Der genaue Standort wird aus Sicherheitsgründen nicht bekannt gegeben. Markierungen an ihren Ohren kennzeichnen ihre Genetik.

„Einigen Schweinen sage ich Hallo“, sagte Suyapa Ball, Revivicors Leiterin für Schweinetechnologie und Farmbetrieb, während sie einem Schwein den Rücken streichelte. „Man muss ihnen ein gutes Leben bieten. Sie geben ihr Leben für uns.“

Eine Untergruppe der Schweine, die für die wichtigsten Experimente verwendet werden – jene frühen Versuche mit Menschen und die von der FDA geforderten Pavianstudien – wird in eingeschränkteren, sogar saubereren Ställen untergebracht.

Doch das benachbarte Christiansburg ist das deutlichste Zeichen dafür, dass die Xenotransplantation in eine neue Phase eintritt – die schiere Größe der neuen pathogenfreien Einrichtung von United Therapeutics. In dem 7.000 Quadratmeter großen Gebäude will das Unternehmen jährlich etwa 125 Schweineorgane produzieren, wahrscheinlich genug, um klinische Studien zu finanzieren.

In einem Firmenvideo sieht man, wie Ferkel hinter der Schutzbarriere umherrennen, auf Spielzeug herumkauen und Bälle hin und her schleudern.

Sie wurden in einer Art Geburtszentrum für Schweine geboren, das mit der Einrichtung verbunden war, wurden ein oder zwei Tage später entwöhnt und in ihre supersauberen Ställe gebracht, wo sie von Hand aufgezogen wurden. Zusätzlich zur Dusche vor Ort müssen ihre Pfleger vor dem Betreten jedes Schweinestalls einen neuen Schutzanzug und eine neue Maske anziehen – eine weitere Vorsichtsmaßnahme gegen Keime.

Der Schweinebereich ist auf allen Seiten von Sicherheits- und mechanischen Systemen umgeben, die die Tiere abschirmen. Außenluft gelangt durch mehrere Filtersysteme in den Stall. Riesige Bottiche enthalten Reservevorräte an Trinkwasser. Über den Schweineställen stehend zeigte VonEsch, wie Rohre und Belüftungsöffnungen so platziert wurden, dass Wartungs- und Reparaturarbeiten ohne Kontakt mit den Tieren möglich sind.

Es wird Jahre klinischer Versuche brauchen, um zu beweisen, ob die Xenotransplantation wirklich funktioniert. Aber wenn sie erfolgreich ist, plant United Therapeutics noch größere Anlagen, die an mehreren Orten im ganzen Land bis zu 2.000 Organe pro Jahr produzieren können.

Das Fachgebiet sei an einem Punkt angelangt, an dem uns verschiedene Studien „sagen, dass es keine Zugunglücke gibt, dass es keine unmittelbare Abstoßung gibt“, sagte Ayares. „Die nächsten zwei oder drei Jahre werden super spannend.“