Forscher implantieren künstliche Nieren bei Schweinen

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San Francisco – US-Forscher haben den Prototypen einer künstlichen Niere bei Schweinen implantiert. Während des 3-tägigen Probebetriebs ist es laut ihrem Bericht auf der Tagung KidneyWeek 2019 der American Society of Nephrology zu keinen Komplikationen gekom­men. Erste klinische Studien sind in Planung.

Die menschliche Niere enthält etwa eine Million Nephronen. Sie bestehen zum einen aus feinen Sieben (Glomeruli), die täglich 180 Liter eines weitgehend eiweißfreien Filtrats bilden. Dieser Primärharn wird anschließend in einem Kanalsystem (Nierentubuli) zum größten Teil wieder ins Blut zurückresorbiert - mit der Ausnahme der harnpflichtigen Substanzen, die teilweise zusätzlich von den Nierentubuli in den Sekundärharn abgegeben werden.

Forscher der Universität von Kalifornien in San Francisco versuchen seit mehr als einem Jahrzehnt, diesen komplexen Stoffaustausch in einer künstlichen Niere zu realisieren, die nicht größer als ein Kartenspiel ist. Das Ziel ist, die künstliche Niere im Becken zu implantieren. Dort soll sie einerseits mit den großen Blutgefäßen verbunden werden, die das Blut mehrmals täglich durch das Implantat spülen. Am Ausgang soll die künstliche Niere an einem Ureter angeschlossen werden, der den Harn in die Nieren leitet.

Der Prototyp, den ein Team um William Fissell jetzt erstmals bei Schweinen implantiert hat, besteht aus 2 Komponenten. Die Funktion der Glomeruli übernimmt eine Siliziummembran mit präzise geformten Poren in einer Größe von etwa 10 Nanometern. Der Primärharn wird dann in einen Bioreaktor geleitet, der die Nierentubuli enthält, die den Sekundärharn bilden. Sie sollen dabei den Flüssigkeitshaushalt regulieren. Dazu gehört das Aufrecht­er­halten eines angemessenen Flüssigkeitsvolumens und Blutdrucks, das Einstellen des Salzgehalts und das Produzieren von essentiellen Hormonen wie Erythropoetin.

Die Bioingenieure standen zum einen vor der Aufgabe, die Poren der Membran vor Ablagerungen zu schützen, die den künstlichen Filter verstopfen würden. Zum anderen musste verhindert werden, dass das Immunsystem des Patienten Kontakt zu den Zellkul­turen erhält. Denn ein wichtiges Ziel der implantierbaren künstlichen Niere ist es, die Patienten von der Einnahme von Immunsuppressiva zu befreien, die sie heute nach einer Nierentransplantation lebenslang einnehmen müssen, was mit gesundheitlichen Nachteilen verbunden ist. Einige der Immunsuppressiva, etwa Ciclosporin A, schaden auf Dauer auch den Nieren.

Ob diese Ziele erreicht werden, ist noch nicht abzusehen. Die Forscher haben jetzt in einem Tiermodell die Überlebenschancen der Zellkulturen untersucht. Dazu wurden die künst­lichen Nieren im Halsbereich von Schweinen implantiert mit einer Blutzufuhr über die Art. carotis und einen Abfluss über die Vena jugularis.

Wie Fissell berichtet, haben mehr als 90 % der Nierenzellen die Implantation überlebt und auf der Membran hätten sich keine Blutthromben gebildet. Die Forscher sind deshalb optimistisch, dass die Implantate über längere Zeit ihren Zweck erfüllen könnten. Laut der Pressemitteilung wollen sie der Food and Drug Administration (FDA) erste klinische Tests beantragen. Ob die Behörde in diesem frühen Stadium eine Erlaubnis erteilt, bleibt abzuwarten. © rme/aerzteblatt.de