Auf der Suche nach Kunstblut
Am Meer entlang zu spazieren hat den französischen Biologen Franck Zal auf seinen Karriereweg gebracht. Als Wissenschaftler war er fasziniert von Arenicola marina, dem Wattwurm, der tief im Sand vergraben an der Atlantikküste bei Ebbe und Flut überlebt - wie atmet er? Im Zuge seiner Forschung fand Zal ein großes Hämoglobinmolekül, das im Wattwurm offenbar Sauerstoffspeicherung und -transport übernimmt und dem des Menschen gleicht - ein möglicher Durchbruch in der Blutversorgung. Mittlerweile arbeitet Zal mit seinem Unternehmen Hemarina daran, aus diesem Arenicola-Hämoglobin einen Blutersatzstoff für den Menschen auf den Markt zu bringen.
Vielfältiges Hämoglobin
Es ist nicht der erste Versuch, Hämoglobin aus nicht menschlichen Quellen umzufunktionieren - von Kühen und Schweinen bis zu Rüben. Aber bisher scheitert man meist an der Verträglichkeit oder dem komplizierten Herstellungsprozess. Denn Hämoglobin ist nicht gleich Hämoglobin, obwohl es fast überall in der Natur vorkommt, erklärte Zal: „ Zu Beginn des Lebens auf der Erde war das Hämoglobinprotein eine Art Filter für Sauerstoff. Denn die Lebensformen damals waren anaerob - Sauerstoff war für sie sozusagen giftig. Darum findet man Hämoglobinvarianten bei vielen Pflanzen und Tieren. Irgendwann in der Evolution hat Hämoglobin sich dann vom nützlichen Sauerstofffänger zum Sauerstofftransporteur gewandelt.“
Im Menschen und in den meisten Tierarten kommt das Hämoglobin ummantelt in einer Zelle vor. Die menschlichen Erythrozyten halten das Hämoglobinmolekül zusammen, das sonst leicht in zwei Teile zerfallen würde, erklärte Ursula Kreil von der Blutspendezentrale des Österreichischen Roten Kreuzes.
Auf die Größe kommt es an
Bei Arenicola marina ist besonders, dass das Hämoglobin nicht in eine Zelle eingebettet ist. Es ist trotzdem groß und anders als beim Menschen stabil genug, um ähnlich zu funktionieren wie eine rote Blutzelle und nicht in Zellzwischenräume zu rutschen. Das macht den Ansatz von Zal durchaus beachtenswert, meinte auch Kreil.
Ö1-Sendunghinweis
Dem Thema widmet sich auch ein Thema in den Journalen am 1.9.
Zugelassen ist das Hemarina-Produkt noch nicht. Aber es gibt bereits klinischen Studien, bei denen das Wattwurmhämoglobin dazu verwendet wird, Organe vor Transplantationen mit Sauerstoff zu versorgen und in gutem Zustand zu halten. Klinische Studien am Menschen liegen allerdings noch in weiter Ferne. Die eigene Forschung veröffentlicht Hemarina zur Gänze, sagte Zal, in der Hoffnung, dass man internationales Interesse erregen und damit schneller Fortschritte erzielen kann. Denn für Zal ist nicht nur der mögliche wirtschaftliche Erfolg ein großer Antrieb, sondern auch tatsächlich einen leicht verfügbaren Hämoglobinersatzstoff weltweit verfügbar zu machen.
Hilfe im Notfall
„Ich spreche bei unserem Produkt nicht gerne von Blutersatz, sondern von einem therapeutischen Sauerstoffträger. Weil im Blut natürlich viel mehr enthalten ist als nur Hämoglobin", schränkte Zal ein. Im Notfall - bei einer starken Blutung - sterbe man aber nicht, weil die Blutplättchen oder weißen Blutkörper fehlen, sondern weil der Sauerstoff ausbleibt.
In Europa funktioniert die Versorgung mit Blutkonserven zwar sehr gut - Österreich hat normalerweise mehr als die zehnfache Menge an täglich benötigten Blutkonserven auf Lager, Zal meinte aber, einige Katastrophenfälle zeigen, wie schnell das System an seine Grenzen gelangen kann. Er denkt dabei an die Anschläge im Pariser Bataclan-Theater 2015, als mehrere hundert Menschen plötzlich und schnell Blut gebraucht hätten. Ganz zu schweigen von Krisen- und Kriegsgebieten.
Reizvolles Kunstblut
Das Hemarina-Produkt lässt sich durch einen Gefrierprozess relativ leicht aus massenhaft gezüchteten Wattwürmern gewinnen und zu einem getrockneten Pulver verarbeiten. Es lässt sich dann mehrere Jahre bei Zimmertemperatur lagern und schnell mit filtriertem Wasser aufbereiten. Und dabei wäre es - wenn klinische Studien das später einmal belegen - wahrscheinlich egal, welche Blutgruppe der Hämoglobinempfänger hat.
Der Aufwand eines sicheren Blutspendesystems lässt sich damit kaum vergleichen. Erst braucht man genügend freiwillige Spender - in Österreich beispielsweise liegt der Bedarf jährlich bei ungefähr 170.000 Liter Vollblut. Dessen Erythrozyten werden dann getrennt von Plasma und weißen Blutkörperchen. Schließlich durchlaufen die Blutkonserven etwa zwanzig Tests, um sicherzustellen, dass sie verträglich sind und keine Krankheiten übertragen. Sie werden dann gekühlt für maximal 42 Tage eingelagert, um sie auf Abruf anliefern zu können. Schließlich muss man auch noch im medizinischen Einsatz abklären, ob das Spenderblut zum Patienten passt - Rhesusfaktor und Blutgruppen gilt es zu beachten. „Diesen gesamten Aufwand eingerechnet, kommt man auf Kosten von ungefähr 145 Euro pro Blutkonserve“, sagte Kreil.
Viele Anforderungen an Blutersatz
Auch an dieser Kostenschwelle scheitern manche Ansätze. Aus Stammzellen lassen sich zum Beispiel bereits Blutzellen herstellen, allerdings dauert der aufwendige Prozess, bringt nur geringe Mengen auf einmal hervor und würde dabei heute noch mindestens Hunderttausende Euro für eine volle Blutkonserve kosten.
Einige synthetisch hergestellte Perfluorcarbone (PFC), die Sauerstoff gut binden, sind in manchen Ländern zum Einsatz als Blutersatz zugelassen - die Forschung daran werde aber scheinbar im Moment nicht besonders aktiv verfolgt, sagte Kreil. PFC sind oft nicht gut verträglich, umständlich in der Anwendung und Lagerung und werden daher nur in einigen Spezialanwendungen eingesetzt.
Warum es bis heute keine guten, einsatzbereiten Blutersatzstoffe gibt, obwohl man die Zusammensetzung von Blut kennt, liege wahrscheinlich daran, dass sie vielfältige Anforderungen in Kombination erfüllen müssten, sagte Kreil: verträglich, günstig, lagerfähig und sicher sein. Im Moment kann da nichts mit dem Blutkonservensystem mithalten, so aufwendig es auch scheint.
200 Jahre Forschung
Vielleicht wird man in weiteren zweihundert Jahren diese Form des Blutspendens hinter sich gelassen haben. Und Kreil persönlich, die die Blutabnahmestelle des Roten Kruezes leitet, ist sich dabei nicht einmal sicher, ob sie sich das wünscht: Was sie nach all den Meilensteinen - von der Entdeckung der Blutgruppen bis zum Screening der Konserven - jeden Tag am meisten begeistert, ist die soziale Hilfsbereitschaft der Spender. Bis jetzt haben sich noch immer genügend Freiwillige gefunden, sagte sie. Wenn zusätzlich in jeder Ecke der Welt pulverisiertes Hämoglobin verfügbar wäre, hätte das aber auch Vorteile.
Isabella Ferenci, Ö1-Wissenschaft