Xenotransplantation – Hintergründe, Vorteile und Risiken

Xenotransplantation – Hinter­gründe, Vorteile und Risiken

Eine Grafik von einem menschlichen Roboter, einer Leber im Reagenzglas und zwei Menschen.

Die Transplantation von Geweben und Organen kann schwer­kranken Menschen die Chance auf ein zweites Leben geben. Allerdings gibt es in Deutschland nicht genug Organ­spender*innen, um den großen Bedarf an benötigten Organen zu decken, sodass viele Betroffene zum Teil mehrere Jahre auf eine Transplantation warten müssen.1 Zukünftig könnten moderne Verfahren wie die Xeno­transplantation helfen, die Verfügbarkeit von Organen zu erhöhen. Dabei handelt es sich um die Übertragung von lebenden Zellen, Geweben oder Organen zwischen verschiedenen Spezies, speziell von Tieren auf den Menschen.2

Historische Entwicklung der Xeno­transplantation

Bereits in Überlieferungen aus vorchristlicher Zeit taucht die Idee der Xeno­transplantation auf. Doch bis zu den ersten Übertragungen vollständiger Organe war es ein langer Weg. Zunächst beschränkten sich die Konzepte und Versuche der Xeno­transplantation auf Zellen und Gewebe.3 Erste Versuche von Xeno­transplantationen mit Organen wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts durchgeführt. Dabei stand die Übertragung von Nieren im Vorder­grund. Die Erfolge waren jedoch gering, da zu damaliger Zeit die Kenntnisse und Möglichkeiten zur Immun­suppression fehlten (siehe „Immun­suppressive Therapie“). So nahmen die Bemühungen in den 1920er-Jahren wieder ab und ruhten für ungefähr 40 Jahre – bis in den 1960er-Jahren mit den ersten erfolgreichen Mensch-zu-Mensch-Transplantationen (auch allogene Transplantation genannt) erneut das Interesse an der Xeno­transplantation aufflammte.3

Als erste erfolgreiche Xeno­transplantation wird die Übertragung von Schimpansen-Nieren in sechs Patient*innen im Jahr 1963 beschrieben (siehe „Erfolgreiche Transplantationen“). Im darauf­folgenden Jahr wurde erstmals die Transplantation eines Schimpansen­herzens getestet, jedoch schlug das Herz nur noch für etwa zwei Stunden.3 Später folgten Versuche von Xeno­transplantationen anderer Organe, z. B. der Leber. Während zu Beginn der Forschung in erster Linie Primaten als geeignet für die Organ­spende angesehen wurden, hat sich inzwischen das Schwein für die Xeno­transplantation durchgesetzt. Heute ist die Xeno­transplantation von Schweine­nieren und -herzen am weitesten entwickelt.4,5 Weniger kompliziert und daher bereits heute ein gängiges Verfahren ist die Transplantation von Herz­klappen aus Schweine- oder Rinder­herzen.2

Medizinische Fortschritte bei der Nieren-Xeno­transplantation

Erfolgreiche Transplantationen

Als erste erfolgreiche Xeno­transplantation überhaupt gilt die im Jahr 1963 in den USA durchgeführte Übertragung von Schimpansen-Nieren auf sechs Personen mit dauerhaftem Nieren­versagen. Die Empfänger*innen überlebten mit den artfremden Organen für elf Tage bis neun Monate.6

Gegen Ende der 1990er-Jahre wurden strengere Regularien und stärkere Einschränkungen der Versuche zur Xeno­transplantation beim Menschen eingeführt. Zunächst sollten Studien mit Schwein-zu-Primaten-Transplantationen ausreichend Hinweise für den Erfolg solcher Xeno­transplantationen liefern.3 Daher werden auch aktuell Machbarkeit und Sicherheit der Nieren-Xeno­transplantation überwiegend in solchen Forschungs­modellen untersucht. Im Jahr 2023 berichteten Forschende von einem Affen, der mit einer genveränderten (siehe „Optimierung durch Gentechnik“) Schweine­niere eine Überlebens­zeit von zwei Jahren erreichte – das bis dahin beste Ergebnis.7

In den USA wurde zudem im Rahmen eines Härtefall­programms in den Jahren 2022 und 2024 insgesamt drei Menschen mit Nieren­versagen im End­stadium eine genveränderte Schweine­niere transplantiert.8

Optimierung durch Gen­technik

Die Unterschiede der Gewebe­merkmale zwischen Schweinen und Menschen sind weitaus größer als bei einer Transplantation zwischen zwei Menschen. Dies hätte eine besonders starke Abstoßungs­reaktion gegen das transplantierte Organ zur Folge. Außerdem enthält die Erb­information von Schweinen häufig auch die genetische Information bestimmter Viren, die bei einer Xeno­transplantation eine Infektion bei den Empfänger*innen auslösen könnten (siehe „Gefahr der Abstoßung und Infektion“). Um diese Hindernisse zu beseitigen, werden Schweine gezielt genetisch verändert. Durch die weitere Züchtung werden Nachkommen geboren, die alle dieselben genetischen Veränderungen aufweisen. Das Ausschalten und Einbringen von Genen ist mit den Fortschritten der Gen­technik in den letzten Jahr­zehnten deutlich einfacher geworden und hat die Xeno­transplantation entscheidend vorangebracht.2

Vorteile und Risiken der Xeno­transplantation

Einerseits könnte die Xeno­transplantation in der Zukunft den bestehenden großen Mangel an Spender­organen und -geweben zumindest teilweise beheben. Andererseits ist dieses Verfahren, neben ethischen Aspekten, mit nicht unerheblichen Risiken verbunden.

Geeignete Spender­organe

Damit ein Organ für eine Xeno­transplantation geeignet ist, müssen verschiedene Bedingungen erfüllt sein. Dazu gehört, dass spezielle genetische Veränderungen vorliegen, die das Risiko einer Transplantat­abstoßung reduzieren (siehe „Optimierung durch Gentechnik“). Des Weiteren muss die Größe des Spender­organs in etwa mit der des menschlichen Organs übereinstimmen. Schließlich muss durch eine entsprechende Tier­haltung und ggf. durch gentechnische Maßnahmen gewährleistet sein, dass das Spender­organ frei von Krankheits­erregern ist, die nach der Transplantation eine Infektion auslösen könnten.2

Die Forschung hat gezeigt, dass Nieren und Herzen von Schweinen diese Kriterien erfüllen und somit als Spender­organe geeignet sein können. Aus diesem Grund ist die Xeno­transplantation dieser Organe am weitesten entwickelt. Daneben könnten aber auch die Leber und Bauch­speicheldrüse (Pankreas) von Schweinen für die Xeno­transplantation infrage kommen. Neben diesen Organen wird auch an der Transplantation von Gewebe, z. B. Horn­haut des Auges, oder bestimmten Zellen geforscht. Dazu gehören Insulin-produzierende Insel­zellen zur Behandlung von Personen mit Diabetes oder Dopamin-produzierende Zellen für Menschen mit Parkinson.2,3

Gefahr der Abstoßung und Infektion

Die Durchführung der Xeno­transplantation ist mit zwei wesentlichen Risiken verbunden: der Gefahr einer Abstoßungs­reaktion und einer Übertragung von Krankheits­erregern.

Im Vergleich zu einer Transplantation zwischen zwei Menschen ist die Xeno­transplantation in der Regel mit einer schnelleren und heftigeren Abstoßungs­reaktion verbunden.5 Dabei spielt das sogenannte angeborene Immun­system eine wichtige Rolle.9 Um das Risiko der Transplantat­abstoßung zu verringern, werden zum einen spendende Schweine genetisch verändert (siehe „Optimierung durch Gen­technik“) und zum anderen neue Therapien zur Unterdrückung des Immun­systems (Immunsuppressiva) entwickelt.9

Ähnlich wie bei einer menschlichen Organ­spende, können bei einer tierischen Spende krankheits­verursachende Mikro­organismen übertragen werden. Eine Infektion der Transplantierten kann unter Umständen tödliche Folgen haben. Einige dieser Erreger können durch die Züchtung oder den Einsatz von Anti­biotika im Vorfeld beseitigt werden. Um die Übertragung bestimmter Viren zu verhindern, werden mitunter Schweine mit speziellen genetischen Veränderungen gezüchtet und die Tiere in einer Umgebung gehalten, die gesichert frei von Krankheits­erregern ist. Letztendlich muss vor einer Xeno­transplantation mithilfe sensitiver Nachweis­methoden sichergestellt werden, dass das Spender­organ frei von Mikro­organismen, insbesondere von Viren, ist.4,9

Zukunft der Xeno­transplantation

Klinische Studien

In den letzten Jahrzehnten konnten bereits bedeutende Fortschritte in verschiedenen Teil­gebieten der Xeno­transplantation erzielt werden. Für eine behördliche Zulassung muss die Wirksamkeit und Sicherheit der Xeno­transplantation allerdings zunächst im Rahmen von klinischen Studien bei einer ausreichenden Anzahl an Erkrankten gezeigt werden.4

Anfang 2025 hat die amerikanische Zulassungs­behörde FDA (Food and Drug Administration) den Weg für eine erste klinische Studie zur Nieren-Xeno­transplantation freigegeben. Dabei sollen zunächst sechs Personen, die unter einem Nieren­versagen der Endstufe leiden, eine Niere von genetisch optimierten Schweinen erhalten. Bei ausreichender Funktionalität und Sicherheit ist geplant, im weiteren Verlauf bis zu 50 Patient*innen zu transplantieren.10

Eine erste klinische Pilot&syh;studie zur Xeno­transplantation in Deutschland wird ab etwa 2026 erwartet. Dabei soll die Übertragung von Schweine­herzen auf Personen mit Herz­schwäche im End­stadium erprobt werden.9

Langfristige Ziele

In Zukunft könnte die Xeno­transplantation dabei helfen, die Lücke zwischen der Anzahl an verfügbaren menschlichen Spender­organen und der Anzahl an Personen auf den Warte­listen zu verkleinern. Dabei wäre die Nutzung tierischer Organe sowohl als dauerhafte Lösung oder als Übergangs­lösung, bis ein geeignetes menschliches Spender­organ gefunden wird, denkbar.4

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Fazit

In Forschungs­modellen wurden bereits große Fortschritte bei der Entwicklung und Erprobung der Xeno­transplantation erzielt. Insbesondere die Transplantation von Nieren und Herzen nimmt eine Vorreiter­stellung ein. In absehbarer Zukunft werden dann auch erste klinische Studien gestartet, die eine Voraussetzung für eine behördliche Zulassung der Xeno­transplantation sind. Daneben müssen jedoch auch entsprechende gesetzliche Rahmen­bedingungen geschaffen werden, bevor das Verfahren breite Anwendung finden kann.

FAQ – Häufig gestellte Fragen

Abgesehen von der Transplantation tierischen Gewebes als Herzklappen­ersatz ist die Xeno­transplantation in Deutschland bisher nicht als allgemeine Behandlungs­maßnahme zugelassen. Im Einzel­fall kann eine Xeno­transplantation jedoch als sogenannter individueller Heil­versuch durchgeführt werden. Zu den Voraussetzungen dafür gehört, dass es sich um schwer­kranke Patient*innen handelt, die keine Chance auf ein menschliches Spender­organ haben, und für die keine alternative Behandlungs­möglichkeit existiert.4

Schweine sind aus verschiedenen Gründen besonders für die Xeno­transplantation geeignet. Zum einen weisen sie eine große anatomische und physiologische Ähnlichkeit zum Menschen auf. Zum anderen ist das Schwein bereits jahrzehnte­lang als Nutz­tier akzeptiert und die Tier­haltung und Zucht sowie genetische Modifikation sind relativ einfach.4,5

Eine genaue Kosten­prognose für die Xeno­transplantation ist zum jetzigen Zeit­punkt nicht möglich. Sie ist auch davon abhängig, ob Zellen, ein Gewebe oder ein Organ transplantiert wird. Letztendlich tragen zahlreiche weitere Posten zu den Gesamt­kosten bei, dazu gehören unter anderem die Kosten für die Operation sowie die Kosten für die anschließende Nachbeobachtung und lebens­lange Behandlung mit immunsuppressiven Medikamenten.

Im Januar 2022 wurde in den USA erstmalig einem Menschen ein Schweine­herz transplantiert.11 Jedoch ist diese Xeno­transplantation noch nicht vollständig ausgereift und gehört weder in den USA noch in Deutschland zu den zugelassenen Standard­verfahren.

  1. BZgA. Wartelistenführung und Vermittlung von Organen. 2025. https://www.organspende-info.de/organspende/ablauf-einer-organspende/wartelisten-vermittlung-transplantation/, abgerufen am: 04.02.2025
  2. DocCheck Flexikon. Xenotransplantation. 2024. https://flexikon.doccheck.com/de/Xenotransplantation, abgerufen am: 04.02.2025
  3. Siems C, Huddleston S, John R. A brief history of xenotransplantation. Ann Thorac Surg 2022;113(3):706-10
  4. Kamla C-E, Längin M, Reichart B, et al. Kardiale Xenotransplantation in Deutschland. Zeitschrift für Herz-,Thorax- und Gefäßchirurgie 2024;38(2):95-102
  5. Deutsches Referenzzentrum für Ethik in den Biowissenschaften. Xenotransplantation. 2025. https://www.drze.de/de/forschung-publikationen/im-blickpunkt/organtransplantation/module/xenotransplantation, abgerufen am: 05.02.2025
  6. Reemtsma K, McCracken BH, Schlegel JU, et al. Renal heterotransplantation in man. Ann Surg 1964;160(3):384-410
  7. Kozlov M. Monkey survives for two years after gene-edited pig-kidney transplant. Nature 2023;622(7983):437-8
  8. National Kidney Foundation. Breaking ground in transplantation: a new era with xenotransplantation. 2025. https://www.kidney.org/news-stories/breaking-ground-transplantation-new-era-xenotransplantation, abgerufen am: 07.02.2025
  9. Schmoeckel M, Längin M, Reichart B, et al. Xenotransplantation von Organen. Chirurgie (Heidelb) 2024;95(8):603-9
  10. Pressemitteilung United Therapeutics. United Therapeutics Corporation announces FDA clearance of its investigational new drug application for the ukidney xenotransplantation clinical trial. 2025. https://ir.unither.com/press-releases, abgerufen am: 07.02.2025
  11. Griffith BP, Goerlich CE, Singh AK, et al. Genetically modified porcine-to-human cardiac xenotransplantation. N Engl J Med 2022;387(1):35-44

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