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

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BLACKSBURG, Va. — Ferkel mit großen Augen, die herumlaufen, um Besucher in ihrem einzigartigen Stall zu begutachten, könnten nur ein Vorgeschmack auf die Zukunft der Organtransplantation sein – und hier muss man sich nicht im Schlamm wälzen.

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Die ersten gentechnisch veränderten Schweineorgane, die jemals in den Menschen transplantiert wurden, stammten von Tieren, die auf dieser speziellen Forschungsfarm in den Blue Ridge Mountains geboren wurden – hinter verschlossenen Toren, wo zuerst Fahrzeuge gewaschen, Kleidung gegen medizinische Kittel und Stiefel getragen werden mussten in die Desinfektionswanne zwischen jedem klimatisierten Käfig.

„Das ist ein kostbares Tier“, sagte David Ayares von Revivicor Inc., der jahrzehntelang gelernt hat, Schweine mit genau den richtigen genetischen Veränderungen zu klonen, um den mutigen ersten Versuch zu ermöglichen.

Die Biosicherheit ist nur ein paar Meilen entfernt in Christiansburg, Virginia, noch strenger, wo eine neue Herde aufgezogen wird – Schweine, die voraussichtlich bereits im nächsten Jahr Organe für formelle Tier-zu-Mensch-Transplantationsforschung liefern werden.

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Das erste große Gebäude der Welt ähnelte keinem Bauernhof. Dieses Gebäude ähnelt eher einer Pharmafabrik. Teile des Gebäudes sind für jedermann geschlossen, mit Ausnahme einiger sorgfältig ausgewählter Mitarbeiter, die nach einem Zeitplan duschen, vom Unternehmen bereitgestellte Kleidung und Schuhe anziehen und dann die Enklave betreten, in der die Ferkel aufwachsen.

Hinter dieser Schutzbarriere liegen einige der saubersten Schweine der Welt. Sie atmen Luft und trinken Wasser, das besser auf Schadstoffe gefiltert ist, als es der Mensch benötigt. Sogar ihr Futter wird desinfiziert – alles, um Infektionen zu vermeiden, die den Transplantatempfängern schaden könnten.

„Wir haben diese Anlage entworfen, um die Schweine vor Kontaminationen durch die Umwelt und den Menschen zu schützen“, sagte Matthew VonEsch von United Therapeutics, der Muttergesellschaft von Revivicor. „Jeder, der dieses Gebäude betritt, stellt ein potenzielles Krankheitserregerrisiko dar.“

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Die Associated Press erhielt einen Einblick in das Klonen und Züchten von Designerschweinen für ihre Organe – einschließlich einer 75 Millionen US-Dollar teuren „speziellen pathogenfreien Einrichtung“, die gebaut wurde, um die Sicherheitsstandards der Food and Drug Administration für Xenotransplantationen zu erfüllen.

Schweine schaffen, um den Mangel an menschlichen Organen zu überwinden

Tausende Amerikaner sterben jedes Jahr, während sie auf eine Transplantation warten, und viele Experten räumen ein, dass es nie genug menschliche Spender geben wird, um den Bedarf zu decken.

Tiere bieten das verlockende Versprechen einer sofortigen Versorgung. Nach Jahrzehnten des Scheiterns entwickeln Unternehmen wie Revivicor, eGenesis und Makana Therapeutics Schweine so, dass sie mehr wie Menschen aussehen.

Bisher gab es in den USA vier „Compassionate Use“-Transplantationen, die neuesten Experimente an sterbenden Patienten – zwei Herzen und zwei Nieren. Revivicor versorgt beide Herzen und eine Niere. Obwohl alle vier Patienten innerhalb weniger Monate starben, bieten sie wertvolle Erkenntnisse für Forscher, die bereit sind, es erneut mit weniger erkrankten Menschen zu versuchen.

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Jetzt wertet die FDA vielversprechende Ergebnisse aus Versuchen mit gespendeten menschlichen Körpern aus und wartet auf die Ergebnisse weiterer Untersuchungen zu Schweineorganen bei Pavianen, bevor sie über die nächsten Schritte entscheidet.

Bei den Organen handelt es sich um semi-kundenspezifische Organe – „wir ziehen diese Schweine auf die Größe des Empfängers auf“, sagte Ayares – die keine Anzeichen von Abnutzung durch Alterung oder chronische Krankheiten aufweisen, wie die meisten von Menschen gespendeten Organe.

Der Transplantationschirurg, der das Organ auf der Revivicor-Farm entnommen hatte, sagte: „Oh mein Gott, das ist die schönste Niere, die ich je gesehen habe“, fügte Ayares hinzu. „Das Gleiche passiert, wenn sie jungen Tieren Herzen nehmen, gesunde, glückliche rosa Herzen.“

Die größten Herausforderungen bestehen darin, wie man eine Abstoßung vermeidet und ob das Tier möglicherweise ein unbekanntes Infektionsrisiko birgt.

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Der Prozess beginnt mit der Veränderung von Genen in Schweinehautzellen im Labor. Revivicor löscht zunächst ein Gen, das einen Zucker namens Alpha-Gal produziert, der eine direkte Schädigung des menschlichen Immunsystems auslöst. Als nächstes kommt die „Löschung“ von drei Genen, um andere immuninduzierende Gefahrenzeichen zu entfernen. Jetzt konzentriert sich das Unternehmen auf zehn Genbearbeitungen – das Entfernen von Schweinegenen und das Hinzufügen menschlicher Gene, die zusammen das Risiko von Abstoßungen und Blutgerinnseln verringern und die Organgröße begrenzen.

Sie haben mit diesen Veränderungen ein Schwein geklont, ähnlich wie das Schaf Dolly geschaffen wurde.

Zweimal pro Woche schickt der Schlachthof Revivicor Hunderte von Eiern aus den Eierstöcken von Sauen. Die Wissenschaftler arbeiteten im Dunkeln mit lichtempfindlichen Eiern und beobachteten durch Mikroskope, während sie die DNA der Mutter aufsaugten. Dann führten sie die genetische Veränderung ein.

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„Schieben Sie es schön und sanft hinein“, murmelt die leitende Forscherin Lori Sorrells und drückt es an die richtige Stelle, ohne das Ei zu zerbrechen. Durch einen leichten Elektroschock wird die neue DNA integriert und das Wachstum des Embryos aktiviert.

Ayares, ein Molekulargenetiker, der Revivicor leitet und im Jahr 2000 an der Entwicklung des ersten geklonten Schweins der Welt mitgewirkt hat, sagt, die Technik sei „wie das gleichzeitige Spielen zweier Videospiele“, wobei man das Ei mit einer Hand an Ort und Stelle hält und es mit der anderen manipuliert. Das erste modifizierte Schwein des Unternehmens, das GalSafe-Einzelgen-Knockout, wird jetzt gezüchtet statt geklont. Wenn die Xenotransplantation letztendlich erfolgreich ist, werden auch andere Schweine mit der gewünschten Genkombination erfolgreich sein.

Stunden später werden die Embryonen in einem Handbrutkasten zum Forschungsbetrieb gebracht und dort wartenden Sauen implantiert.

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Luxuriöse Unterkunft für wichtige Schweine

Auf der Forschungsfarm singt Tom Pettys „Free Fallin’“ ein Schlaflied im Ferkelstall, wo die Ferkel durch Musik mit menschlichen Stimmen vertraut gemacht werden. Im klimatisierten Gehege schnaubten die Tiere fröhlich, bis klar wurde, dass ihre Besucher kein Futter mitgebracht hatten. Die drei Wochen alten Babys rannten zurück zum sicheren Ort ihrer Mutter. Neben ihm legten sich seine älteren Geschwister nieder, um ein Nickerchen zu machen oder sich Bälle und andere Spielsachen anzuschauen.

„Das ist Luxus für ein Schwein“, sagte Ayares. „Allerdings sind es sehr wertvolle Tiere. Sie sind sehr intelligente Tiere. Ich habe gesehen, wie Ferkel zusammen Ball spielten, als würden sie Fußball spielen.“

Auf diesem in den Hügeln gelegenen Bauernhof, dessen genauer Standort aus Sicherheitsgründen nicht bekannt gegeben wird, leben etwa 300 Schweine unterschiedlichen Alters. Die Markierungen auf ihren Ohren kennzeichnen ihre Genetik.

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„Es gibt ein paar Schweine, die ich begrüßt habe“, sagte Suyapa Ball, Revivicors Leiterin für Schweinetechnologie und Viehzuchtbetriebe, und streichelte den Rücken eines Schweins. „Wir müssen ihnen ein gutes Leben ermöglichen. Sie haben ihr Leben für uns geopfert.“

Eine kleine Anzahl von Schweinen, die für die kritischsten Experimente verwendet wurden – erste Versuche am Menschen und von der FDA vorgeschriebene Pavianstudien – wurden in engeren, saubereren Ställen gehalten.

Im nahegelegenen Christiansburg deutet jedoch das deutlichste Signal darauf hin, dass die Xenotransplantation in eine neue Phase eintritt – die schiere Größe der pathogenfreien Einrichtung von United Therapeutics. Das Unternehmen hofft, in dem 77.000 Quadratmeter großen Gebäude etwa 125 Schweineorgane pro Jahr produzieren zu können, was wahrscheinlich ausreicht, um klinische Studien zu versorgen.

Auf dem Video des Unternehmens ist zu sehen, wie die Ferkel hinter einer Schutzbarriere herumlaufen, auf einem Spielzeug kauen und an einem Ball hin und her schnüffeln.

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Sie werden in einer Art Geburtsstation für Schweine geboren, die an die Einrichtung angeschlossen ist, ein oder zwei Tage später entwöhnt und in ihre sehr sauberen Ställe gebracht, wo sie von Hand aufgezogen werden. Zusätzlich zu den Duschen vor Ort müssen ihre Betreuer vor dem Betreten jedes Schweinestalls neue Schutzkleidung und Masken tragen – eine weitere Vorsichtsmaßnahme gegen Keime.

Der Schweinebereich ist auf allen Seiten von Sicherheits- und mechanischen Systemen umgeben, die die Tiere schützen. Die Außenluft gelangt über mehrere Filtersysteme in den Raum. Riesige Fässer lagern einen Trinkwasservorrat. Auf einem Schweinestall stehend zeigt VonEsch, wie Rohre und Lüftungen angebracht sind, um Wartungs- und Reparaturarbeiten ohne Kontakt mit den Tieren zu ermöglichen.

Es wird Jahre dauern, bis klinische Studien beweisen, ob die Xenotransplantation tatsächlich funktionieren kann. Im Erfolgsfall plant United Therapeutics jedoch den Bau größerer Anlagen, die an mehreren Standorten im ganzen Land bis zu 2.000 Organe pro Jahr produzieren können.

Das Fachgebiet sei an einem Punkt angelangt, an dem verschiedene Arten von Forschung „uns sagen, dass es kein Scheitern und keine völlige Ablehnung gibt“, sagte Ayares. „Die nächsten zwei, drei Jahre werden sehr interessant.“

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