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Xenotransplantation

Endogene Retroviren des Schweins in menschlicher Zellkultur nicht vermehrungsfähig

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

TEM-Aufnahme eines porz. endog Retrovirus (PERV). grün: Zytoplasma der infizierten Zelle; pink: sog. Clathrin-ummantelte Vertiefung; gelb: Viruspartikel; rot: Viruskern; blau: Erbsubstanz des Virus
TEM-Aufnahme eines porz. endog Retrovirus (PERV). grün: Zytoplasma der infizierten Zelle; pink: sog. Clathrin-ummantelte Vertiefung; gelb: Viruspartikel; rot: Viruskern; blau: Erbsubstanz des Virus (Bild: Dr. Klaus Boller, Paul-Ehrlich-lnstitut)

Die Transplantation tierischer Zellen, Gewebe oder Organe auf den Menschen (Xenotransplantation) könnte eines Tages das Problem des Organmangels lösen. Dabei muss aber sichergestellt sein, dass keine tierischen Erreger auf den Menschen übertragen werden. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts konnten nachweisen, dass endogene Retroviren des Schweins (PERV) zwar unter bestimmten Umständen in menschliche Blutzellen eindringen, sich dort aber nicht vermehren können.

Langen – Nicht erst seit dem Transplantationsskandal im vergangenen Jahr sind menschliche Organe für die Transplantation knapp und Patienten müssen häufig lange auf ein geeignetes Organ warten. Das Schwein wird schon lange als möglicher Organspender erforscht und erste klinische Studien unter Verwendung insulinproduzierender Zellen der Bauchspeicheldrüse des Schweins bei Patienten mit Typ-1-Diabetes laufen bereits in Neuseeland und Argentinien. Auch die Transplantation ganzer tierischer Organe wie Herz und Niere vom Schwein ist mittelfristig denkbar und wird intensiv erforscht. Bei der Transplantation von Organen anderer Spezies auf den Menschen besteht jedoch die Gefahr, dass endogene Retroviren, die im Genom der Spendertiere verankert sind, in Form vermehrungsfähiger Viruspartikel übertragen werden und Infektionen hervorrufen können. So sind die bei Schweinen vorkommenden endogenen Retroviren (PERV, „porcine endogenous retroviruses") eng verwandt mit Retroviren, die bei Mäusen, Katzen oder Gibbonaffen Leukämien und Immundefizienzerkrankungen auslösen können. Daher wird vermutet, dass PERV nach Übertragung auf den Menschen diese Krankheiten ebenfalls auslösen könnten.

Untersuchungen mit Retroviren erfolgten unter Xenotransplantations-nahen Laborbedingungen

Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts um Prof. Ralf R. Tönjes, Leiter des Fachgebiets „Avitale Gewebezubereitungen, Xenogene Zelltherapeutika“ der Abteilung Medizinische Biotechnologie, gingen der Frage nach, ob PERV tatsächlich menschliche Blutzellen infizieren können [1]. Um die reale Gefahr einer PERV-Infektion zu untersuchen, führten die PEI-Mitarbeiter ihre Experimente zwar im Labor durch, jedoch unter Bedingungen, die der Situation bei einer Xenotransplantation möglichst nahe kamen: Die Schweinezellen wurden mit menschlichen Lymphozyten über einen Zeitraum von einem Monat kokultiviert – die menschlichen Zellen waren von den tierischen Zellen nur durch eine virusdurchlässige Membran voneinander getrennt. Wie die Forscher nachwiesen, konnten die PERV zwar die Membran passieren und in geringem Umfang in die menschlichen Lymphozyten eindringen. Dort wurde die DNA des Virus nachgewiesen. Diese DNA war aber nicht funktional, d.h. die genetische Information konnte von den Zellen nicht genutzt werden, um wieder neue intakte Viruspartikel zu produzieren. Eine produktive Infektion mit der Entstehung neuer infektiöser PERV wurde tatsächlich nicht beobachtet.

Screening-Methoden sollen Übertragungs-Risiko bei Xenotransplantation weiter minimieren

Zudem fordern die Sicherheitsexperten vor einer Xenotransplantation eine Zweischrittanalyse des Transplantats auf übertragbare PERV mit genetischem Screening und einem Assay mit einer hochsensiblen menschlichen Zelllinie. Mit diesen Tests muss nachgewiesen werden, dass kein funktionstüchtiges PERV vorhanden ist.

„Wir fordern als mit der Genehmigung klinischer Prüfungen von xenogenen Zelltherapeutika betrautes Bundesinstitut von den Herstellern und Anwendern Maßnahmen, die das Risiko einer Übertragung von Erregern bei einer Xenotransplanation auf ein Minimum reduzieren. Unsere Experimente unter Verwendung der zurzeit besten Screeningmethoden weisen darauf hin, dass bei einer Xenotransplantation keine krankheitsauslösende Infektiosität von PERV auf menschliche Blutzellen ausgehen würde“, erläutert Tönjes die Forschungsergebnisse. Selbst wenn es zu einer PERV-Übertragung käme, so sind menschliche Blutzellen mit zellulären Schutzmechanismen gegen PERV ausgestattet, welche diese Viren in den unterschiedlichen Phasen ihres Vermehrungszyklus inhibieren können [2].

Tönjes und seine Mitarbeiter sind Teil des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Sonderforschungsbereichs (SFB/Transregio 127) „Biologie der xenogenen Zell- und Organtransplantation - vom Labor in die Klinik“ mit 16 Teilprojekten in Berlin, Dresden, Hannover, Langen und München.

Originalpublikation: Rodrigues Costa M, Fischer N, Gulich B, Tönjes RR: Comparison of porcine endogenous retroviruses infectious potential in supernatants of producer cells and in cocultures. Xenotransplantation 2014, KW4 (Epub ahead of print) - doi: 10.1111/xen.12081

Literatur:

[1] Specke V et al.: Productive infection of human primary cells and cell lines with porcine endogenous retroviruses. Virology. 2001;285(2):177-180

[2] Denner J, Tönjes RR. Infection Barriers to Successful Xenotransplantation Focusing on Porcine Endogenous Retroviruses. Clinical Microbiology Reviews 2012;25(2):318-343

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