Eine Lungentransplantation stellt für Patienten mit einer Lungenerkrankung im Endstadium oft die einzige lebensrettende Therapie dar. Die Möglichkeiten einer Transplantation sind aber aufgrund der geringen Anzahl verfügbarer Spenderorgane stark begrenzt. Gegenwärtig würden bis zu 80 Prozent der Spenderlungen wegen schwerer, aber möglicherweise reversibler Verletzungen verworfen, berichten Forschende der Columbia University School of Engineering and Applied Science in New York und der Vanderbilt University in Nashville. Dabei könnten auch stark geschädigte Lungen so weit wiederhergestellt werden, dass sie Transplantationskriterien erfüllen (siehe Nature Communications, Online-Veröffentlichung am 5.5.2019). Auf einer im Tierversuch getesteten “Cross-Circulation Platform” soll die Lebensfähigkeit und Funktion von Spenderlungen und die Stabilität der Empfänger für 36 bis 56 Stunden aufrechterhalten werden können, schreibt 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. Gegenwärtige Methoden der Lungenunterstützung sind demgegenüber auf nur 6 bis 8 Stunden begrenzt – das ist für therapeutische Eingriffe zur Regeneration einer geschädigten Lunge und zur Verbesserung ihrer Funktion ein zu kurzer Zeitraum.
Für die aktuelle Studie entschied sich das Forschungsteam, die Wirksamkeit ihrer neuen Technologie an Lungen zu testen, die von der häufigsten Verletzung betroffen sind, die zu einer Ablehnung von Spenderlungen führt – die sog. Aspiration (infolge des Einatmens von Flüssigkeit aus dem Verdauungstrakt). Dies führt zu schweren Schädigungen des Lungenepithels und macht die betroffene Lunge unbrauchbar für eine Transplantation. In ihrer Studie konnte die Forschenden nun aber zeigen, 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.
„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”, berichtet Bacchetta.
Die Wissenschaftler entwickelten auch neue Diagnosewerkzeuge für die nicht invasive Beurteilung der sich regenerierenden Lunge. „Um die Lungenregeneration zu unterstützen und die Zellregeneration zu demonstrieren, mussten wir einen radikal anderen Ansatz verfolgen und eine minimalinvasivere Diagnostik entwickeln“, erklärt Brandon Guenthart, Hauptautor der Studie.
„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 ein System gefunden haben, das schwer geschädigte Lungen wiederherstellen kann”, fasst Vunjak-Novakovic zusammen.
Quelle: Columbia University School of Engineering and Applied Science, Pressemitteilung vom 07.05.2019 & Biermann Medizin