Eine Schweineniere bildet nach 366 Tagen im Tiefkühler wieder Urin und liefert damit einen ungewöhnlichen Befund für die Transplantationsmedizin. Das Organ lag bei minus 150 Grad in einem glasartigen Zustand und wurde anschließend mithilfe von Nanopartikeln erwärmt. Der bisher nicht begutachtete Tierversuch bringt eine langfristige Lagerung von Spenderorganen näher, zeigt aber auch Schäden und eine eingeschränkte Filterleistung. Den Weg zurück aus der extremen Kälte erschwert eine Gefahr, die gerade beim Wiedererwärmen des geschützten Gewebes entsteht.
Acht Schweinenieren haben nach extremer Kühlung in einem künstlichen Kreislauf erneut Urin produziert; die meisten waren zuvor nur wenige Tage gelagert worden. Genau eine Schweineniere durchlief den Langzeittest über ein volles Jahr. Hinter dem Versuch stehen unter anderem der Ingenieur John Bischof und der Transplantationschirurg Erik Finger vom Forschungszentrum ATP-Bio an der University of Minnesota. Sie verbinden Kältetechnik, winzige magnetische Partikel und chirurgische Verfahren, damit ein entnommenes Organ eine lange Lagerpause übersteht.
Für ein Transplantationsteam würde ein haltbarer Vorrat den Ablauf grundlegend verändern: Ein geeignetes Organ könnte bereitliegen, während der passende Empfänger sorgfältig vorbereitet wird. Bisher hängen Entnahme, Transport und Operation eng zusammen, weil der Zustand des Gewebes während der Aufbewahrung zunehmend leidet. Die Gruppe aus Minneapolis verbindet mit einer Organbank deshalb auch eine bessere Abstimmung zwischen Spender und Empfänger sowie planbarere Eingriffe. Zusätzlich ließen sich konservierte Organe für medizinische Versuche bereithalten, etwa um Behandlungsmethoden außerhalb eines Körpers zu untersuchen.
Zwischen 84 und 132 Gramm wiegen die untersuchten Organe; damit erreicht der Versuch eine für menschliche Nieren relevante Größenordnung. Im Inneren eines großen Gewebestücks verändert sich die Temperatur langsamer als an seiner Oberfläche, wodurch unterschiedliche Bereiche verschiedene Bedingungen durchlaufen. Wasser kann dabei Kristalle bilden, die empfindliche Strukturen schädigen; ein starkes Temperaturgefälle kann zusätzlich Risse verursachen. Bei der Vitrifikation, dem Übergang in einen glasartigen Zustand, unterdrückt eine konzentrierte Schutzlösung die Eisbildung und bewahrt das Gewebe in einer festen, ungeordneten Struktur.
Für die großen Organe entwickelte das Team die Frostschutzmischung PEZ42 und leitete sie schrittweise durch deren vorhandene Blutgefäße. Während die Konzentration zunahm, senkten die Wissenschaftler die Temperatur auf unter minus 15 Grad, um die schädliche Wirkung der Chemikalien zu begrenzen. Eine Haltephase von 100 Minuten bei minus 114 Grad glich anschließend Temperaturunterschiede aus, bevor das Organ weiter abkühlte. Chemischer Schutz und kontrollierter Wärmefluss müssen zusammenpassen: Die richtige Lösung allein verhindert noch keine mechanischen Schäden beim Temperaturwechsel.
Beim Wiedererwärmen übernehmen Eisenoxidpartikel die Rolle verteilter Wärmequellen, nachdem sie mit Flüssigkeit in das Gefäßsystem der Niere gelangt sind. Ein wechselndes Magnetfeld regt die Partikel an, sodass die Wärme im durchspülten Organ entsteht und sich räumlich verteilt. Der Ansatz ist aus der Entwicklung des Nanowarming hervorgegangen, das bereits an Schweinearterien und Gewebe von Herzklappen untersucht wurde. Nach dem Erwärmen werden die Partikel zusammen mit den Schutzstoffen wieder aus den Gefäßen gespült.
Die Gefahr beim Erwärmen liegt gerade im Durchqueren jener Temperaturen, bei denen sich aus dem glasartigen Material erneut Eiskristalle bilden können. Ein warmes Bad liefert Energie zunächst von außen und kann deshalb eine bereits erwärmte Oberfläche neben einem weiterhin sehr kalten Kern erzeugen. Verteilte Wärmequellen verkürzen diesen kritischen Übergang und begrenzen zugleich die Spannungen zwischen unterschiedlich warmen Gewebebereichen.
Nach dem Auswaschen fließt eine Flüssigkeit mit roten Blutkörperchen durch die Gefäße, während Messgeräte Durchblutung, Stoffwechsel und Ausscheidung verfolgen. Aus dem Harnleiter austretende Flüssigkeit wird getrennt gesammelt, sodass sich die Leistung des Organs außerhalb eines lebenden Empfängers untersuchen lässt. Solche Kreisläufe geben einem Team zugleich Zugang zu Blutproben und erlauben es, den Zustand vor einer möglichen Operation genauer einzuschätzen. Vergleichbare Möglichkeiten zur Funktionsprüfung eröffnet auch die Maschinenperfusion von Spenderlebern, bei der andere Stoffwechselwerte und die Galleproduktion verfolgt werden.
In der Kryogruppe betrug die Kreatinin-Clearance durchschnittlich 4,16 gegenüber 18,35 Millilitern pro Minute je 100 Gramm bei frischen Vergleichsorganen. Dieser Messwert beschreibt, wie wirksam die Niere einen Abfallstoff aus der zirkulierenden Flüssigkeit entfernt, und zeigt eine deutlich verminderte Filterleistung. Bei einer gesunden Niere greifen Filtern und Rückgewinnen ineinander: Feinste Gefäßknäuel lassen Flüssigkeit und kleine gelöste Stoffe passieren, anschließend holen Nierenkanälchen benötigte Bestandteile zurück. Weil dabei auch Wasser, Salze und Nährstoffe wieder ins Blut gelangen, muss eine Funktionsprüfung mehr erfassen als das ausgeschiedene Volumen.
Frühere Versuche hatten das Verfahren bereits an Rattennieren erprobt, die bis zu 100 Tage konserviert worden waren und anschließend transplantiert wurden. Beim Eingriff entfernten die Chirurgen die eigenen Nieren der Empfänger, sodass deren Überleben vollständig vom eingesetzten Organ abhing. Sämtliche Tiere überstanden den Beobachtungszeitraum von 30 Tagen, ohne dass eine zusätzliche Dialyse oder andere unterstützende Eingriffe nötig wurden. Die Transplantationsstudie mit Ratten prüfte damit eine weitere Stufe des Verfahrens: die Versorgung eines ganzen Körpers über längere Zeit.
Unmittelbar nach dem Eingriff arbeiteten die eingesetzten Rattenorgane zunächst schwächer; ihre Funktion erholte sich erst im Verlauf der folgenden Wochen. Diese Verzögerung ist für die Bewertung konservierter Organe bedeutsam, weil frühe Laborwerte und der spätere Zustand unterschiedliche Fragen beantworten. Bei einem klinischen Eingriff könnten Ärzte die Übergangszeit gegebenenfalls mit Medikamenten und einer Blutwäsche überbrücken, wie die Universität bei der Vorstellung der Vorarbeit erläuterte. Dafür muss das geschädigte Gewebe ausreichend regenerationsfähig bleiben, während die Kreislaufversorgung und die Ausscheidung wieder zuverlässig in Gang kommen.
Andere Arbeitsgruppen versuchen, die nutzbare Lagerzeit mit weniger tiefer Kühlung zu verlängern und dabei die Entstehung von Eis ebenfalls zu verhindern. Ein Team am Massachusetts General Hospital in Boston bewahrte menschliche Lebern bei minus vier Grad auf und untersuchte ihre Belastbarkeit. Bei diesem Supercooling von Spenderlebern bleibt die Konservierungsflüssigkeit unterhalb ihres normalen Gefrierpunkts flüssig, während die Vitrifikation einen glasartigen Zustand anstrebt. Beide Wege verlangen eine sorgfältige Vorbereitung des Organs und Schutz vor Kristallen, unterscheiden sich aber bei Temperatur und Materialzustand.
Für die Bostoner Versuche mussten die Wissenschaftler auch den Kontakt zwischen Flüssigkeit und Luft begrenzen, an dem die Kristallbildung beginnen kann. Zugleich verteilten sie Schutzstoffe durch maschinelles Durchspülen möglichst gleichmäßig, damit auch tiefer liegende Gewebebereiche ausreichend vorbereitet wurden. Anschließend belasteten sie die Lebern mit einer warmen Blutperfusion, die bestimmte Bedingungen nach einer Transplantation außerhalb des Körpers nachbildete. Laborwerte und Gewebeuntersuchungen zeigten dabei eine erhaltene Lebensfähigkeit, während die Forscher den Stress der erneuten Versorgung mit Blut gezielt nachstellten.
Ende 2025 warteten in Deutschland mehr als 6.200 Menschen auf eine Spenderniere, was die Bedeutung jedes nutzbaren Organs unterstreicht. Die Deutsche Stiftung Organtransplantation beschreibt deshalb einen besonders sorgfältigen Umgang mit den verfügbaren Spenden als wichtigen Ansatz. Ältere Spender haben häufiger Begleiterkrankungen, wodurch ihre Organe genauer beurteilt werden müssen und pro Spender weniger geeignete Transplantate zur Verfügung stehen. Eine schonende Aufbewahrung setzt hier unmittelbar an der Qualität der entnommenen Organe an.
Am Universitätsklinikum Leipzig erhielten eine Frau und ein Mann Nieren eines über 70-jährigen Spenders, die zuvor maschinell gekühlt und durchspült worden waren. Dabei kam ein transportables Gerät namens LifePort zum Einsatz, das Konservierungslösung kontinuierlich durch das Organ leitet und während des Transports kontrollierte Bedingungen schafft. Der Klinikbericht beschreibt zugleich, wie Entnahmekrankenhaus, Transportteam und Transplantationszentrum bei dieser Versorgung zusammenarbeiten. Diese klinische Anwendung dient dem schonenderen Transport; eine langfristige Bank tiefkalter Organe verlangt zusätzliche Nachweise für die Belastbarkeit des gesamten Verfahrens.
Für einen separaten akuten Versuch transplantierte die Gruppe drei wiedererwärmte Schweinenieren und beobachtete sie über zwei Stunden; dabei traten Blutungen und Gefäßschäden auf. Ob solche Organe diese Verletzungen überwinden und einen Empfänger dauerhaft versorgen können, müssen längere Überlebensversuche klären. Aspekte der Technik hat die University of Minnesota zum Patent angemeldet.
bioRxiv, Functional recovery of vitrified and nanowarmed human-scale pig kidneys; doi:10.64898/2026.10.07.756990
Nature Communications, Vitrification and nanowarming enable long-term organ cryopreservation and life-sustaining kidney transplantation in a rat model; doi:10.1038/s41467-023-38824-8
Science Translational Medicine, Improved tissue cryopreservation using inductive heating of magnetic nanoparticles; doi:10.1126/scitranslmed.aah4586
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