Eisbindende Proteine: innovative Lösung zur Konservierung von Spenderorganen für Transplantationen
Das EU-finanzierte Projekt CRYOPRESERVATION hat untersucht, wie menschliche Organe eingefroren und mit Erfolg aufgetaut werden können - und zwar so, dass sie immer noch zur Transplantation geeignet sind. Eines der Hauptprobleme bei der Aufbewahrung eines Organs für mehr als ein paar Stunden ist die Eisbildung, denn wenn Organe eingefroren werden, schädigen die sich ausweitenden Eiskristalle die Zellen auf irreparable Weise. Enge Zeitfenster beim Transplantieren Deshalb werden zur Transplantation bestimmte Organe wie etwa Herz, Leber, Lunge oder Darm gegenwärtig lediglich gekühlt, aber nicht eingefroren, was die Lebensdauer auf ein paar Stunden verkürzt. Ein Spenderherz oder eine Lunge ist heute nur für sechs Stunden zur Transplantation geeignet, bevor sich der Zustand des Organs verschlechtert. Eine Bauchspeicheldrüse und eine Leber muss man nach 12 Stunden ungenutzt entsorgen, während eine Niere innerhalb von 30 Stunden transplantiert werden muss. Aufgrund dieser engen Zeitfenster und der logistischen Herausforderung bei der Transplantation von Spenderorganen landen tatsächlich viele von ihnen im Müll. Das CRYOPRESERVATION-Projekt hat sich deshalb darauf konzentriert, einen Weg zum erfolgreichen Einfrieren von Organen zu finden, wodurch eine Langzeitaufbewahrung in Organbanken und ein effizienteres System der Organzuteilung an die passenden Patienten realisierbar würden. Schlüssel zu diesem Prozess ist der Einsatz von Frostschutzproteinen, einer Art eisbindender Proteine, die es Organismen an Land und auch im Wasser ermöglichen, eisige Kälte zu überstehen. Eisbindende Proteine Eisbindende Proteine wurden vor ungefähr 50 Jahren in antarktischen Fischen entdeckt. Sie kommen in kälteresistenten Fischen, Pflanzen, Insekten und Mikroorganismen vor. Sie hemmen aktiv die Bildung und das Wachstum kristallinen Eises. Des Weiteren besteht ihre Überlegenheit gegenüber anderen Gefrierschutzmitteln darin, dass sie nur in sehr geringen Mengen benötigt werden, um wirkungsvoll zu sein. Zur Ausweitung der Forschung sowie zur Arbeit bei Temperaturen unter Null Grad entwickelte das Projektteam ein spezielles, mit gekühltem Objektträger ausgestattetes Mikroskop, das eine Temperatursteuerung im Milligradbereich ermöglicht. Mit Hilfe von Fluoreszenzbeleuchtung konnte das Team beobachten, wo sich die mit Fluoreszenzfarbstoffen markierten Proteine befanden. Unter Einsatz dieser Spezialwerkzeuge konnten sie nachverfolgen, wie die Eiskristalle wachsen und in Gegenwart eisbindender Proteine schmelzen. Die Projektforschung hat ergeben, dass die eisbindenden Kristalle das Eis über eine unumkehrbare Bindung absorbieren. Man entdeckte, dass Proteine in Insekten das Eiswachstum viel wirkungsvoller hemmen als Proteine im Fisch, aber sich die Fischproteine schneller an das Eis binden. Diese Erkenntnisse könnten nach Meinung des Projektteams von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung eines Kryokonservierungsverfahrens für Spenderorgane sein. Weitere mögliche Einsatzgebiete Die Einsatzmöglichkeiten dieser Proteine sind jedoch nicht nur auf die Lagerung von Organen beschränkt. Projektforschungsleiter Prof. Ido Braslavsky von der Hebräischen Universität Jerusalem hat überdies darauf hingewiesen, dass eine Kryokonservierung auf Basis von Frostschutzproteinen auch die Lagerung von Lebensmitteln revolutionieren könnte. Tatsächlich haben einige Lebensmittelhersteller bereits damit begonnen, ihren Produkten eisbindende Proteine hinzuzufügen. Dabei geht es sowohl die Entwicklung neuer gefrorener Naschereien als auch darum, garantieren zu können, dass aufgetaute Lebensmittel ebenso so frisch sind, als ob man sie eben im Supermarkt gekauft hätte. Das CRYOPRESERVATION-Projekt, das im Oktober 2016 endet, wird vom Europäischen Forschungsrat (European Research Council, ERC) und innerhalb des Siebten Rahmenprogramms unterstützt und erhielt 1,5 Millionen EUR an EU-Finanzmitteln. Weitere Informationen finden Sie auf der: CRYOPRESERVATION-CORDIS-Projektseite
Länder
Israel