Neuer Ansatz könnte Zahl der verfügbaren Spenderlungen erhöhen

Forscher von den US-amerikanischen Hochschulen Columbia Engineering und Vanderbilt haben erstmals in einem klinisch relevanten Modell gezeigt, dass stark geschädigte Lungen so weit regeneriert werden können, dass sie die Kriterien für ein Transplantat erfüllen. Die könnte laut den Wissenschaftlern zu einer Erhöhung der Zahl von Lungentransplantaten führen.

Die Lungentransplantation stellt für immer mehr Patienten mit einer Lungenerkrankung im Endstadium die einzige lebensrettende Therapie dar. Die Möglichkeiten sind aber die vergleichsweise geringe Anzahl verfügbarer Spenderorgane stark begrenzt. Gegenwärtig würden bis zu 80 Prozent der Spenderlungen wegen schwerer, aber möglicherweise reversibler Verletzungen verworfen, so die Studienautoren. Das interdisziplinäre Team von Columbia Engineering und Vanderbilt konnte erstmals in einem klinisch relevanten Modell zeigen, dass stark geschädigte Lungen so weit wiederhergestellt werden können, dass sie Transplantationskriterien erfüllen. In einer Veröffentlichung beschreiben die Forscher die “Cross-Circulation Platform”, die die Lebensfähigkeit und Funktion der Spenderlunge und die Stabilität des Empfängers für 36 bis 56 Stunden aufrechterhielt.

Brandon Guenthart, Hauptautor der Studie, erklärt: “Um die Lungenregeneration zu unterstützen und die Zellregeneration zu demonstrieren, mussten wir einen radikal anderen Ansatz verfolgen und eine minimalinvasivere Diagnostik entwickeln.” Gegenwärtige Methoden der Lungenunterstützung sind auf nur 6 bis 8 Stunden begrenzt – für therapeutische Eingriffe zur Regeneration einer geschädigten Lunge und zur Verbesserung ihrer Funktion ein zu kurzer Zeitraum.

Das Team unter der Leitung von Gordana Vunjak-Novakovic, Professorin der Mikati-Stiftung für Biomedizintechnik und Medizinwissenschaften an der Columbia Engineering, und Matthew Bacchettaunjak-Novakovic, Professor für Chirurgie an der Vanderbilt University, entwickelten auch neue Diagnosewerkzeuge für die nicht invasive Beurteilung der sich regenerierenden Lunge.

Die Wissenschaftler hatten sich lange auf die Entwicklung von Prozessen konzentriert, um Lungen wiederherzustellen, die aufgrund von Schädigungen für eine Transplantation nicht infrage kamen und abgewiesen wurden. “Wir hatten das Glück, ein hochtalentiertes, interdisziplinäres Team von Bioingenieuren, Chirurgen, Pneumologen und Pathologen zusammenstellen zu können, die ein dauerhaftes physiologisches Unterstützungssystem für eine Spenderlunge außerhalb des Körpers sowie neue Technologien zum Erreichen und zur Überwachung der Lungenwiederherstellung entwickelten”, sagt Bacchetta.

Eine ältere Studie der Arbeitsgruppe beschreibt eine “Cross-Circulation Platform”, die die Lebensfähigkeit und Funktion einer Spenderlunge 36 Stunden lang aufrechterhielt. Die Forscher konnten ihr fortschrittliches Unterstützungssystem nutzen, um die Funktionalität der durch Ischämie geschädigten Lunge vollständig wiederherzustellen und sie für eine Transplantation geeignet zu machen.

Für die aktuelle Studie entschied sich das Team, die Wirksamkeit ihrer neuen Technologie in Kombination mit konventionellen Therapien und neuer Diagnostik an Lungen zu testen, die von der häufigsten Verletzung betroffen sind, die zu einer Ablehnung von Spenderlungen führt – die Aspiration von Material aus dem Verdauungstrakt in die Lunge. Dies führt zu schweren Schädigungen des Lungenepithels und macht die betroffene Lunge unbrauchbar für eine Transplantation unannehmbar macht. Die neue Untersuchung zeigte, dass derart geschädigte Lungen über mehrere Tage außerhalb des Körpers erhalten werden können, wiederholten therapeutischen Maßnahmen zugänglich sind und Anzeichen von Zellregeneration und verbesserte Funktion zeigen. Auf dieser Plattform regenerierte Lungen erfüllten alle Kriterien für eine Transplantation.

“Seit sieben Jahren arbeiten wir fleißig an der Entwicklung neuer Technologien für die Erhaltung und Wiederherstellung von Spenderorganen. Diese Arbeit ist das Ergebnis grundlegender und translationaler Studien zum Lungen-Bioengineering, die Eingang in eine System gefunden haben, das schwer geschädigte Lungen wiederherstellen kann”, sagt Vunjak-Novakovic.