Schweineniere bildet nach einem Jahr bei −150°C Urin

Spendernieren müssen bislang meist binnen weniger Stunden transplantiert werden. Eine Niere eines Schweins, die etwas mehr als ein Jahr bei −150 °C gelagert worden war, bildete wieder Urin, nachdem Forschende sie erwärmt und an eine Perfusionsmaschine angeschlossen hatten (MIT Technology Review). Eine Methode, Organe langfristig einzulagern, könnte Transplantationsteams mehr Zeit verschaffen. Die Arbeit steht noch am Anfang: Das Manuskript wurde bislang nicht von Fachkollegen begutachtet, und die in Schweine transplantierten Nieren wurden nur kurz beobachtet.

Das Team der Universität Minnesota veröffentlichte die Studie auf bioRxiv, einem Server für Vorabveröffentlichungen, die noch nicht begutachtet wurden. Die Nieren waren ungefähr so groß wie menschliche und etwa hundertmal so groß wie die Rattennieren, die das Team zuvor wiedererwärmt hatte (Preprint auf bioRxiv). Der entscheidende Fortschritt liegt eben in diesem Größensprung: Gerade bei großen Organen stößt die Kältelagerung seit jeher an Grenzen.

Wie eine Niere zu Glas wird

Eine Niere besteht überwiegend aus Wasser; ein dichtes Geflecht aus Gefäßen und Zellen durchzieht das Organ. Wird sie auf herkömmliche Weise eingefroren, bilden sich Eiskristalle, die das empfindliche Gewebe zerreißen. Das Team leitet stattdessen Kryoprotektiva, eine Art biologisches Frostschutzmittel, durch die Gefäße. Beim Abkühlen verglasen die Flüssigkeiten im Organ: Sie erstarren, ohne Kristalle zu bilden.

Das Wiedererwärmen ist die schwierigere Hälfte. Wie bei einem gefrorenen Truthahn wird die Oberfläche lange vor dem Kern weich. In einem verglasten Organ kann diese ungleichmäßige Erwärmung das spröde Gewebe aufreißen. Das Team setzt deshalb auf ein Verfahren namens Nanowarming: Winzige Partikel in den Gefäßen erzeugen Wärme im Inneren des Organs. Sie muss dann nicht langsam von außen nach innen dringen.

Die Arbeitsgruppe hatte bereits in einer begutachteten Studie aus dem Jahr 2023 gezeigt, dass sich Rattennieren nach der Lagerung wiedererwärmen und erfolgreich transplantieren ließen (Nature Communications). Offen war, ob das auch mit einer Niere von menschlicher Größe gelingt.

Was zwei Stunden zeigen – und was nicht

Die ein Jahr gelagerte Niere wurde nur an einer Maschine untersucht, die warme Flüssigkeit durch das Organ pumpt und damit den Körper ersetzt. In getrennten Versuchen transplantierte das Team kürzer gelagerte, wiedererwärmte Nieren in Schweine. Das Blut durchströmte die Organe, sie gewannen ihre Farbe zurück und nach etwa einer Minute floss Urin. Die Urinmenge erreichte allerdings nur rund zwei Drittel des erwarteten Werts (MIT Technology Review). Das Team beobachtete die Schweine nach der Transplantation nur zwei Stunden lang (Preprint auf bioRxiv).

Diese kurze Beobachtungszeit begrenzt die Aussagekraft: Früher Urinfluss ist ein erstes Lebenszeichen, aber noch kein Beleg für eine dauerhaft funktionierende Transplantation. Eine Niere muss ja Tag für Tag Abfallstoffe aus dem Blut filtern; sie kann zunächst arbeiten und in den folgenden Tagen trotzdem versagen. Greg Fahy, ein an der Studie unbeteiligter Kryobiologe, begrüßte den wiederhergestellten Blutfluss, sagte dem MIT Technology Review aber, aus diesen Versuchen lasse sich nicht ablesen, ob die Nieren ein Tier am Leben gehalten hätten. Dafür müssten die am längsten gelagerten Nieren Schweinen transplantiert, den Tieren die eigenen Nieren entfernt und sie anschließend mehrere Wochen beobachtet werden. Die Autoren legen zudem Patente im Zusammenhang mit der Technologie offen (Preprint auf bioRxiv).

Für Transplantationsteams in Europa ist die verfügbare Zeit knapp. Die Leitlinie der Europäischen Gesellschaft für Urologie (EAU) nennt ideale Zeitfenster von 18 bis 21 Stunden für Nieren hirntoter Spender und von zwölf Stunden nach einem Kreislauftod (EAU-Leitlinie). Krankenhäuser setzen bereits Maschinen ein, die kalte Flüssigkeit durch das Organ pumpen, statt es lediglich auf Eis zu lagern. Das senkt das Risiko einer verzögerten Transplantatfunktion, also eines schleppenden Starts der neuen Niere (Cochrane-Übersichtsarbeit). Sollte eine eingelagerte Niere eines Tages eine Transplantation überstehen und dauerhaft arbeiten, könnten Lagerzeiten von Monaten den Chirurgen erlauben, auf den am besten passenden Empfänger zu warten und Eingriffe im Voraus zu planen, statt über Nacht gegen die Uhr zu arbeiten.

Der bisherige Befund ist begrenzt, aber bemerkenswert: Die ein Jahr gelagerte Niere bildete an einer Maschine Urin; gesondert transplantierte Nieren taten dies auch bei Schweinen, die das Team jedoch nur zwei Stunden beobachtete (Preprint auf bioRxiv). Das Team aus Minnesota hat ein Organ von menschlicher Größe nach langer Lagerung im verglasten Zustand wieder in Gang gebracht. Als Nächstes muss ein Versuch klären, ob eine solche Niere ein Tier dauerhaft am Leben halten kann.