Kopftransplantation: Ist sie möglich und wie wird sie durchgeführt?

Es mag wie Science-Fiction klingen, aber mit dem Fortschritt der medizinischen Wissenschaft könnte eines Tages eine Kopftransplantation möglich sein. Angesichts der über ein Jahrhundert andauernden Fortschritte bei der Organtransplantation haben einige Wissenschaftler begonnen, die Kopftransplantation als mögliche Lösung für fortschreitende Krankheiten zu betrachten, die mit der Zeit tödlich verlaufen, die Funktion des Gehirns jedoch nicht beeinträchtigen. 

Aber ist eine Kopftransplantation überhaupt möglich?

Neben der Ungewissheit über den medizinischen Nutzen einer Kopftransplantation bestehen wahrscheinlich auch Risiken, darunter die Abstoßung von Spendergewebe und ein Verlust kognitiver Funktionen. chronische neuropathische Schmerzen und die Toxizität von Immunsuppressiva, die zur Verhinderung einer Organabstoßung eingesetzt werden.

In diesem Artikel wird untersucht, was erforderlich ist, um Kopftransplantationen Wirklichkeit werden zu lassen, einschließlich der aktuellen wissenschaftlichen Hindernisse und möglichen Nachteile.

Was ist eine Kopftransplantation?

Eine Kopftransplantation würde theoretisch die chirurgische Entfernung des Kopfes einer unheilbar erkrankten Person umfassen und deren Nerven, Blutgefäße, Muskeln, Luftröhre (Luftröhre), Speiseröhre (Ernährungssonde) und andere Strukturen mit denen des verstorbenen Spenderkörpers verbinden.

Bei Kopftransplantationen an Mäusen, Hunden und Affen waren bisher nur minimale Erfolge zu verzeichnen. Viele Experten stehen den Tiermodellen kritisch gegenüber und argumentieren, dass Lücken in unserem aktuellen Verständnis solcher Verfahren Studien wie diese nicht nur verfrüht, sondern auch unethisch machen.

Bereits in den 1970er Jahren machte eine an einem Rhesusaffen durchgeführte Kopftransplantation deutlich, welche Herausforderungen noch zu bewältigen sind, wenn das Verfahren jemals durchführbar sein soll. Obwohl der Affe acht Tage überlebte, beschränkte sich die Wiederherstellung der Funktionen nur auf Geruch, Geschmack, Gehör und Muskelbewegungen im Gesicht.

Trotz der Rückschläge in der Forschung haben forschende Chirurgen wie Xiaoping Ren, Sergio Canavero und andere Pläne angekündigt, in den nächsten Jahren die erste Transplantation eines menschlichen Kopfes zu versuchen. Bisher waren Kopftransplantationen beim Menschen nur auf menschliche Leichen beschränkt.

Bei einem lebenden menschlichen Empfänger wurde keine Kopftransplantation durchgeführt.

Früher Versuch einer Kopftransplantation abgebrochen
Eine vom Chirurgen Sergio Canavero im Jahr 2015 angekündigte Kopftransplantation wurde 2019 abgebrochen, als der Empfänger, ein 33-jähriger Mann, der an einer Muskelschwundstörung namens Werdnig-Hoffmann-Krankheit litt, nach seiner Heirat und der Geburt eines Kindes beschloss, die Operation abzubrechen. Canavero behauptet, dass es eine lange Liste von Freiwilligen gibt, die bereit sind, seinen Platz einzunehmen.

Gründe für eine Kopftransplantation 

Theoretisch kann eine Kopftransplantation bei jeder Erkrankung eingesetzt werden, bei der das Überleben einer Person aufgrund einer Krankheit, die den Körper, nicht aber das zentrale Nervensystem (Gehirn und Rückenmark) betrifft, stark verkürzt ist. Dies ist mehr oder weniger die Art und Weise, wie Organtransplantationen derzeit verwaltet und reguliert werden.

Zu den Erkrankungen, bei denen eine Kopftransplantation indiziert sein kann, gehören:

• Neurodegenerative Erkrankungen wie Muskeldystrophie, Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), Mukoviszidose und Multiple Sklerose (MS)
• Inoperable Krebsarten, die sich nicht im Gehirn ausgebreitet (metastasiert) haben
• Ganzkörperlähmung (Tetraplegie), wenn sich trotz optimaler Unterstützung lebenswichtige Funktionen verschlechtern

Eine Kopftransplantation wäre der letzte Versuch, wenn alle anderen medizinischen Eingriffe fehlgeschlagen sind. Es wäre auch durch die Verfügbarkeit von Spendern begrenzt.

Eine Kopftransplantation würde sich nicht auf jemanden erstrecken, dessen Körper aufgrund der natürlichen Alterung versagt.

Auswahl des Spenderempfängers

Ein Kopftransplantatspender wäre jemand, der einen Hirntod erlitten hat, wahrscheinlich aufgrund einer schweren Verletzung, aber lebenserhaltend bleiben kann, bis die Kopftransplantation durchgeführt werden kann. Dadurch würden die Gesundheit und Funktion des Gewebes erhalten.

Da mehrere Organe beteiligt sind, wird die Untersuchung wahrscheinlich umfangreicher sein als bei einer einzelnen Organtransplantation. Dazu gehört die Untersuchung auf chronische Erkrankungen, die sich auf das Leben des Empfängers auswirken können, wie etwa HIV, Diabetes, Herzerkrankungen, Lungenerkrankungen, Schilddrüsenerkrankungen oder Nierenerkrankungen.

Einige dieser Erkrankungen könnten wiederum nicht nur die Genesung nach der Transplantation, sondern auch den Erfolg der Transplantation beeinträchtigen.

Das Spendergewebe und die Blutgruppe müssten außerdem mit dem Gewebe und der Blutgruppe des Empfängers übereinstimmen, um eine Abstoßung des Organs zu vermeiden.

Das geltende Recht würde darauf hindeuten, dass das Auswahlverfahren erst beginnen würdenachder Empfänger ist gestorben. Die meisten Ethnologen argumentieren, dass das Warten auf den Tod eines noch lebenden Spenders – selbst mit dessen Zustimmung – die Art und Weise verändern kann, wie diese Person behandelt wird, und dazu führen kann, dass lebenserhaltende Behandlungen verweigert werden.

Derzeit gibt es kein Index- oder Spendensystem für Kopftransplantationen.

Genehmigung des Transplantatempfängers

Wie bei jeder Organtransplantation bedarf der Empfänger einer Kopftransplantation einer umfassenden Untersuchung, bevor er für eine Operation freigegeben werden kann. Dazu gehört eine umfassende medizinische und psychiatrische Untersuchung, um zu bestätigen, dass die Transplantation sowohl notwendig als auch die einzige Option ist, die dieser Person bleibt.

Das Transplantationsteam müsste außerdem feststellen, ob der Empfänger hohen Dosen von Immunsuppressiva, die vor der Operation zur Verhinderung einer Organabstoßung eingesetzt werden, sowie einer Knochenmarktransplantation, die das Immunsystem des Spenders ersetzen soll, standhalten kann.

Es ist schwer vorherzusagen, wer der ideale Kandidat für eine Kopftransplantation sein könnte oder nicht, da die potenziellen Risiken und Komplikationen noch unbekannt sind.

Die Person müsste über Monate, wenn nicht Jahre nach der Transplantation ein hohes Maß an sozialer Unterstützung und kontinuierlicher medizinischer Versorgung erhalten. Die Kosten wären wahrscheinlich unerschwinglich und der Krankenversicherungsschutz wäre minimal bis gleich Null.

Einige Experten gehen davon aus, dass eine Kopftransplantation beim heutigen Dollarwert nicht weniger als 13 Millionen US-Dollar kosten würde, ohne die Kosten für die langfristige Nachsorge.

Verfahren zur Kopftransplantation

Bisher wurde noch keine Kopftransplantation an einem Menschen durchgeführt. Dennoch haben an dem Verfahren interessierte Chirurgen vorläufige Protokolle erstellt, die die Schritte einer zukünftigen Kopftransplantation planen.

Diese Protokolle basieren auf Untersuchungen aus Tier- und Leichenstudien und werden von keiner Gesundheitsbehörde unterstützt. Darüber hinaus lassen sich Erkenntnisse aus Tier- oder Leichenstudien nicht immer auf einen lebenden Menschen übertragen.

Darüber hinaus sind viele der vorgeschlagenen Instrumente und Techniken – wie die Durchtrennung des Rückenmarks, sogenannte Fusogene (zur Fusion von Nervenzellen) und die Stimulation des Rückenmarks – im Zusammenhang mit einer Kopftransplantation weitgehend theoretisch.

Im vorgeschlagenen Protokoll würden vier Operationsteams gleichzeitig am Empfänger und Spender arbeiten.

Spendervorbereitung

Die chirurgische Vorbereitung des Spenders beginnt mit einer Tracheotomie (einer chirurgischen Öffnung in der Luftröhre) und einem mechanischen Beatmungsgerät, um den Körper zu stabilisieren, sobald der Kopf abgetrennt ist. Blutsauerstoff, Körpertemperatur und Blutdruck werden überwacht, um sicherzustellen, dass die Vitalfunktionen aufrechterhalten werden.

Die wichtigsten Blutgefäße werden dann über Kunststoffschläuche mit einer Maschine zur extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) verbunden, die die Funktion von Herz und Lunge ersetzt und dem Gewebe Sauerstoff zuführt und Kohlendioxid aus ihm ableitet. 

Die Temperatur des Rückenmarksgewebes des Spenders wird durch die Injektion kälteerzeugender Chemikalien in die Räume um das Rückenmark und die Membranen gesenkt. Die induzierte Unterkühlung trägt dazu bei, das Gewebe während des langen Transplantationsprozesses zu erhalten.

Empfängervorbereitung 

Während der Spender vorbereitet wird, wird der Empfänger betäubt, um ihn einzuschläfern. Die Gehirnaktivität wird mit einem Elektrokardiogramm (EEG) überwacht, um sicherzustellen, dass ihre Gehirnfunktion stabil ist.

Sobald der Kopf des Empfängers entfernt wurde, wird er auf die gleiche Weise wie der Spenderkörper an ein ECMO-Gerät angeschlossen. Es kommt erneut zu einer Unterkühlung, die möglicherweise von einem Kühlhelm begleitet wird, der die Temperatur konstant halten kann. 

Sobald der Kopf und das Rückenmark des Empfängers eine ausreichend niedrige Temperatur erreicht haben (sogenannte starke Unterkühlung), kann mit der Transplantation begonnen werden.

Phasen der Operation

Eine Kopftransplantation würde theoretisch die folgenden Schritte umfassen:

1. Vorderer Zugang: Der Hals des Empfängers und Spenders wird geöffnet, wodurch Muskeln und Blutgefäße des Halses und der Wirbelsäule freigelegt werden. Diese Tücher werden farblich markiert, damit sie später zugeordnet werden können. Die Luft- und Speiseröhre von Spender und Empfänger werden so geschnitten, dass sie zueinander passen.
2. Hinterer Zugang: Der Empfänger und der Spender werden mit dem Gesicht nach unten gedreht, sodass die Wirbelsäule und der Hinterkopf zugänglich sind. Entlang der Wirbelsäule wird ein Schnitt gemacht und die Wirbelsäulenknochen und Schutzmembranen werden geöffnet, um das Rückenmark freizulegen.
3. Ausgrenzung: Vor der Verbindung des Gehirns mit dem Rückenmark wird das Blut aus dem Kopf abgelassen (ausgeblutet) und die Blutgefäße werden mit Ringer-Laktat gespült, um Blutgerinnseln vorzubeugen, die das Gehirn schädigen können.
4. Anastomose der Wirbelsäule: Anschließend werden Kopf und Körper ausgerichtet und mit einer Titanplatte stabilisiert, die den Hals und die obere Wirbelsäule überbrückt. Anschließend werden die Speiseröhre, die Luftröhre, die Muskeln und die großen Blutgefäße des Empfängers mit denen des Spenders verbunden. Das Gehirn des Empfängers wird schließlich mit Nähten und einem Klebstoff auf Fusogenbasis mit dem Rückenmark verbunden, der das Nachwachsen von Nervenzellen fördern soll.
5. SCS-Implantation: Sobald das Rückenmark verbunden ist, werden die Schutzmembran und die Knochen mit Nähten und Drähten verschlossen. Anschließend wird ein herzschrittmacherähnliches Gerät, ein sogenannter Rückenmarksstimulator (SCS), hinter der Wirbelsäule implantiert, um die Erholung der Nervenzellen zu fördern.

Nachdem das darunter liegende Gewebe und die Haut genäht und verbunden wurden, wird der Empfänger auf die Intensivstation gebracht, wo der lange Genesungsprozess beginnt.

Nach der Operation

Nach der Operation folgt eine längere Überwachung auf der Intensivstation. Kopf, Hals und Wirbelsäule werden stabilisiert, um die Fusion des Rückenmarks zu maximieren. Atmung und Kreislauf werden durch lebenserhaltende Systeme aufrechterhalten, während die Ernährung über einen durch den Bauch eingeführten Jejunostomieschlauch erfolgt. 

Erst wenn das Bewusstsein wiederhergestellt ist, können die Chirurgen beurteilen, was zur Wiederherstellung der funktionsfähigen Organe im Körper erforderlich ist.

Mit fortschreitender Genesung würde eine Physiotherapie ähnlich der bei Tetraplegie eingesetzt, um die neuronalen Verbindungen zwischen dem Gehirn und dem neuen Körper zu fördern.

Komplikationen

Die wahrscheinlichste Komplikation einer Kopftransplantation wäre das Versagen einer stabilen Verbindung zwischen Nerven und Blutgefäßen. Dies kann zu schweren Hirnschäden, Schlaganfall oder Hirntod führen.

Wenn sich die Nerven nicht vollständig verbinden, kommt es wahrscheinlich zu einem Verlust von Empfindungen (wie Geschmack, Hören, Geräuschen oder Geschmack), einer teilweisen oder vollständigen Lähmung, einem Verlust der Muskelkontrolle und einer Funktionsstörung oder einem Organversagen.

Außerdem kann es zu einer Abstoßung des transplantierten Gewebes durch das Immunsystem kommen, was lebensbedrohliche Folgen hat.

Identitätsherausforderungen

Es ist nicht bekannt, ob und wie eine Kopftransplantation die intellektuellen Fähigkeiten, das Bewusstsein, die Stimmung oder die Persönlichkeit beeinflussen könnte. Während davon ausgegangen wird, dass die Erhaltung des Gehirns die Identität des Empfängers bewahrt, argumentieren Ethiker, dass es bei der Identität um mehr geht als nur um Nervenverbindungen im Gehirn, sondern um die des gesamten Körpers.

Daher kann eine Person, die sich einer Kopftransplantation unterzieht, mit schwerwiegenden psychischen Problemen konfrontiert sein, darunter Psychosen, Demenz, Persönlichkeits- oder Stimmungsstörungen sowie einem erhöhten Selbstmordrisiko.

Prognose

Es gibt keine verlässlichen Informationen darüber, wie es einem Menschen nach einer Kopftransplantation ergehen würde. Tiere, die eine Kopftransplantation erhielten, überlebten nur eine begrenzte Zeit, von mehreren Stunden bis höchstens 29 Tagen.

Um eine Organabstoßung zu verhindern, wäre eine lebenslange Immunsuppression notwendig. Dies könnte ernsthafte gesundheitliche Bedenken hervorrufen, da die für eine Kopftransplantation erforderliche Menge Spenderorgane wie die Nieren oder die Leber schädigen könnte.