Hochspezifisches Gespann zum Schutz von Spenderorganen

Oxidativer Stress stellt ein bedeutendes Problem bei der Entnahme, Lagerung und Verpflanzung von Spenderorganen dar. Ein neuer Ansatz könnte helfen, transplantiertes Lungengewebe vor schädlichen Sauerstoffradikalen zu schützen.

Insbesondere die Gefäß-auskleidenden Endothelzellen sind empfindlich gegenüber oxidativem Stress. Daher existieren schon lange Konzepte, um die Radikalbildung mit antioxidativen Enzymen wie Katalasen zu unterbinden. Dieses Protein bewerkstelligt den Abbau von Wasserstoffperoxid zu Sauerstoff und Wasser – die Entstehung von Radikalen bleibt aus. Unglücklicherweise sind derartige Enzyme im Blut aber nicht ausreichend stabil und werden nach intravenöser Injektion rasch abgebaut.

Daher verfolgten Wissenschaftler zahlreiche Ansätze, um den Abbau antioxidativer Enzyme abzubremsen, darunter die Veränderung des Proteins mit Polyethylenglykol oder den Einschluss in Liposome. Als tauglich erwiesen hat sich allerdings keines dieser Konzepte. Im Tierversuch mangelte es derartigen Antioxidantien entweder an der hinreichenden Spezifität für die Zielzellen oder der intrazellulären Aufnahme.

Im Team gegen freie Radikale

Die gezielte Lieferung von Wirkstoffen zum Zielort stellt eine große Herausforderung für die pharmakologische Forschung in Hochschule und Industrie dar. Ein geeignetes Vehikel sind Antikörper, da diese sich auf spezielle Oberflächenstrukturen von Zielzellen „abrichten“ lassen. Gekoppelt mit dem Wirkstoff ergibt sich so ein hoch spezifisches Gespann. Fachleute sprechen hierbei von Immunotargeting.

Ausgehend von dieser Strategie haben die Forscher um Vladimir Muzykantov von der University of Pennsylvania einen neuen Ansatz verfolgt, der das Spenderorgan vor oxidativem Stress schützen soll. Dazu haben sie das Enzym Katalase mit einem Antikörper gekoppelt, der gegen das so genannte Platelet-endothelial cell adhesion molecule-1 (PECAM) gerichtet ist. Das Molekül PECAM eignet sich besonders für derartige Zwecke, da es auf Endothelzellen – und zwar auch unter pathologischen Bedingungen – in besonders hoher Dichte nachzuweisen ist.

Die Ergebnisse ihrer Studien präsentierten die Wissenschaftler nun in einer Online-Vorabveröffentlichung der Fachzeitschrift Nature Biotechnology. Versuche an Zellkulturen und Ratten zeigten, dass der Komplex aus PECAM und Katalase den Schaden durch freie Radikale am Transplantat deutlich verringerte. Folglich wiesen morphologische und funktionelle Parameter der so behandelten Tiere deutlich bessere Werte auf als Kontrolltiere. Gleichzeitig wiesen die Wissenschaftler mit Hilfe licht- und elektronenmikroskopischer Aufnahmen nach, dass auch hohe Dosen des Konjugats im Lungengewebe keine pathologischen Veränderungen verursachten.

Vorher verabreichen

Überraschenderweise erwies sich der Antikörper/Katalase-Komplex am effektivsten, wenn er vor der Organentnahme dem Donor verabreicht wurde. Damit sei gewährleistet, dass das Gewebe während der gesamten Zeitspanne bis zur Verpflanzung keinen Schaden nimmt, so die Wissenschaftler.

„Die gezielte Lieferung von Wirkstoffen zum Zielgewebe könnte für die klinische Praxis sehr nützlich sein“, konstatiert Muzykantov. Denn derart behandelte Transplantate erleiden bis zur Verpflanzung weniger Schaden. Zudem könnten die Organe länger gelagert werden, was wiederum die Anzahl der verfügbaren Organe erhöhen würde.

Bei irreversiblen Endstadien chronischer Lungenerkrankungen bietet die Lungentransplantation die einzige Möglichkeit, das Leben des Patienten zu verlängern. Durch verbesserte medizinische Versorgung sind die Überlebensraten kontinuierlich gestiegen. Derzeit beträgt die Ein-Jahres-Überlebensrate nach Lungentransplantation rund 80 Prozent, die Fünf-Jahres-Überlebensrate über 50 Prozent.

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