Ein merkwürdiger Geruch nach Eisen und Kunststoff hängt in der Luft. Auch der Anblick ist surreal: In dem weiß gefliesten Raum baumeln unzählige Plastikbeutel an einer Metallvorrichtung von der Decke. Eine dunkelrote, zähe Flüssigkeit pulsiert durch Schläuche, die wiederum in den Beuteln münden. So sieht es aus in der sogenannten Vollblutverarbeitung des Bayerischen Blutspendedienstes im unterfränkischen Wiesentheid, gut 30 Kilometer östlich von Würzburg. Nur 4800 Menschen leben in dem Ort, aber sämtliche Blutspenden Bayerns werden hier verarbeitet.
"Wir haben hier sozusagen unseren eigenen kleinen Blutkreislauf", sagt Alexander Giss, Leiter des Produktions- und Logistikzentrums des Blutspendedienstes des Deutschen Roten Kreuzes. Geschäftig führt er durch alle Stationen. Das makabre Kunstwerk aus Blutbeuteln war die Filtrationsstation. In den Schläuchen holt ein Filter die Leukozyten - die weißen Blutkörperchen - aus dem Blut. "Das ist eine Sicherheitsmaßnahme, denn auf den Leukozyten befinden sich Viren und Antikörper, die den Patienten gefährlich werden könnten."
Nach der Filtration ruckelt das Blut auf Fließbändern dahin, wird rasend schnell in Zentrifugen geschleudert, in seine Bestandteile zerlegt und von Mitarbeitern in Kisten verstaut - um anschließend in Form von 500 Milliliter dunkelrotem Erythrozyten-Konzentrat aus roten Blutkörperchen seiner Bestimmung entgegengekarrt zu werden. "Ery" rettet Menschen mit Blutverlust nach Unfällen oder Operationen das Leben.
Transfusionen haben Millionen Menschen das Leben gerettet, aber es gibt auch Risiken
Die Geschichte der Transfusionsmedizin ist seit der Entdeckung der Blutgruppen im Jahr 1901 eine Erfolgsstory: Sie rettete Millionen Menschenleben, das Spenden galt lange als Bürgerpflicht. Heute führen Ärzte in Deutschland jährlich vier bis fünf Millionen Bluttransfusionen durch, das entspricht in etwa einem Verbrauch von vier Millionen Litern. Und dennoch leidet das Verfahren auch unter massiven Problemen: Wie sich in Wiesentheid zeigt, kann gespendetes Blut nicht einfach transfundiert werden, sondern muss unter Zeitdruck aufwendig verarbeitet werden.
Das System hängt ganz von der Spendenbereitschaft der Menschen ab. Und die gesundheitlichen Risiken für die Empfänger sind womöglich größer als früher gedacht. Deshalb suchen Mediziner derzeit intensiv nach Wegen, wie man mit weniger Spenderblut auskommen könnte und es vielleicht sogar eines Tages durch eine künstlich hergestellte Substanz ersetzen könnte: Kunstblut würde einen Meilenstein in der Medizingeschichte setzen.
Doch solange es so weit nicht ist, muss das derzeitige System am Laufen gehalten werden. Binnen 24 Stunden müssen Giss und seine Mitarbeiter die eingegangenen Blutspenden verarbeiten, sie sind dann 42 Tage lang verwendbar. Das ist eine logistische Herausforderung, die viel Geld und Personal fordert, zumal die Anforderungen hoch sind. In Wiesentheid muss stets eine Tagesproduktion auf Vorrat lagern, das Blut muss auf Krankheiten getestet sein, außerdem sollen seltene Blutgruppen berücksichtigt und der Transport in alle Kliniken Bayerns organisiert werden. Das alles bei stark schwankendem Angebot, das ausschließlich von der Spendenfreude der Menschen abhängt. "Wenn es heiß ist oder Grippewellen durchs Land fegen, erleben wir häufig einen großen Einbruch und müssen die Lücke irgendwie ausgleichen", sagt Giss.
Die demografische Entwicklung wird das Problem verschärfen. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) warnt, dass innerhalb der nächsten Jahrzehnte Engpässe entstehen könnten. Viele regelmäßige Blutspender werden bald ein Alter erreichen, in dem sie nicht mehr spenden dürfen. Dabei wird der Bedarf an Blutkonserven eher ansteigen, weil die immer älter werdenden Menschen eine intensivere medizinische Versorgung benötigen. Gleichzeitig kommen aufgrund der niedrigen Geburtenraten immer weniger jüngere Menschen nach. Bis 2031 könnte der Bestand der Blutkonserven um zwölf Prozent schrumpfen, rechnet der Bayerische Blutspendedienst vor.
Transfusionen sind riskanter als man dachte
Doch nicht nur deshalb wollen Ärzte den Einsatz von Blutkonserven reduzieren: Sie sind riskanter, als man dachte. "Eigentlich sind Transfusionen eine Mini-Organtransplantation - mit ähnlichen Risiken", sagt Patrick Meybohm, stellvertretender Direktor der Klinik für Anästhesie, Intensivmedizin und Schmerztherapie am Universitätsklinikum Frankfurt. Fremdblut beanspruche das Immunsystem zu einem Zeitpunkt, in dem es ohnehin mit Wundheilung und Krankheitserregern beschäftigt sei.
enthält ein menschlicher Körper durchschnittlicher Größe, also etwa 70 bis 80 Milliliter pro Kilogramm Körpergewicht. Bereits ein Blutverlust von mehr als einem Liter kann ein lebensgefährlicher Verlust sein. Fehlt dem Körper mehr als die Hälfte seines Blutes, ist das in aller Regel tödlich.
Meybohms Chef Kai Zacharowski hat in einem Lehrbuch aus dem Jahr 2015 mehrere Dutzend Studien zusammengefasst, die eine gewisse Gefährlichkeit von Bluttransfusionen nahelegen. Fremdblut-Empfänger scheinen nach einer Operation deutlich häufiger unter Krankenhausinfektionen, Schlaganfällen, Herzinfarkten oder Nierenversagen zu leiden. Außerdem begünstigen Transfusionen offenbar bestimmte Krebserkrankungen. In einer Analyse des Cochrane-Zentrums erlitten Darmkrebspatienten nach einer Transfusion eineinhalb Mal so häufig Rückfälle wie Darmkrebspatienten, die kein Fremdblut bekommen hatten.
Torsten Tonn, Transfusionsmediziner und Geschäftsführer des Blutspendedienstes Nord-Ost, hält die Beweislage dennoch für lückenhaft: "Diese Studien zeigen lediglich statistische Zusammenhänge. Sie beweisen nicht, dass die Bluttransfusionen tatsächlich die Ursache waren." Doch Studien höchster Güte sind aus ethischen Gründen kaum durchführbar - man müsste zwei Patientengruppen bilden und einer von beiden Bluttransfusionen grundsätzlich vorenthalten. "Selbstverständlich sind Transfusionen noch immer in hohem Maße lebensrettend", sagt auch Meybohm. "Weil wir aber noch nicht alle Risiken genau kennen, sollten wir Bluttransfusionen mit Bedacht und nur dann anwenden, wenn sie unbedingt nötig sind."
Es gibt viele Möglichkeiten, Blut zu sparen
Meybohm und Zacharowski haben deshalb vor wenigen Jahren gemeinsam mit den Universitätskliniken Münster, Kiel und Bonn ein Behandlungskonzept aus Australien weiterentwickelt, das den Verbrauch von Spenderblut drastisch reduzieren soll. Im Universitätsklinikum Frankfurt hat das bereits beeindruckend gut geklappt: "Wir kommen hier mit rund 15 000 Transfusionen jährlich aus, im Jahr 2013 waren es noch doppelt so viele", erklärt Intensivmediziner Meybohm. Viel einsparen ließe sich zum Beispiel bei Patienten mit Anämie, einer der wichtigsten Gründe für die Verwendung von Blutkonserven. Dem Blut der Betroffenen mangelt es an Hämoglobin und oft auch an roten Blutkörperchen, sodass der Transport von Sauerstoff schlechter funktioniert. "Hat ein Patient vor einer Operation eine Anämie, so bekommt er eben eine Bluttransfusion. Die kann man sich sparen, wenn man sich die Zeit nimmt, um die Ursache der Anämie zu beheben." Und da viele Operationen ohne Nachteile etwas verschoben werden, ließe sich so in vielen Fällen auf Fremdblut verzichten.
Auch sogenannte "Cell Saver" könnten beim Sparen helfen. Die Maschinen fangen das Wundblut bei einer Operation auf, waschen es und geben es wieder zurück. Viele große Kliniken hätten solche Geräte in ihrem Bestand, aber die Bedienung koste Personal und Zeit. "Einen Blutbeutel hängt man eben schneller an", sagt Meybohm. Leicht ließe sich der Blutbedarf auch senken, wenn man bei stationären Patienten bei Blutentnahmen kleinere Entnahmeröhrchen verwenden würde. "Die Maßnahmen sind keine hochwissenschaftlichen Winkelzüge, sondern eigentlich eher Projektmanagement", sagt Meybohm lakonisch. "Dabei geht es nicht ums Sparen am Patienten. Es geht darum, unnötige Risiken zu reduzieren und gleichzeitig die kostbare Ressource Blut nicht unnütz zu verschwenden."
Im Frankfurter Universitätsklinikum hat das Sparen positive Auswirkungen: In den drei Jahren nach der Einführung der Sparmaßnahmen sank die Zahl der Patienten mit akutem Nierenversagen um ein Drittel. Aktuell wenden in Deutschland rund sechs Prozent aller Kliniken den vollständigen Maßnahmenkatalog an. Meybohms Vision: "Ich stelle mir ein transfusionsfreies Krankenhaus vor, wenn es um geplante Operationen geht. Dann bleiben die Blutprodukte für die Patienten übrig, die sie wirklich brauchen, zum Beispiel für Opfer von Verkehrsunfällen."
Wurmhämoglobin könnte die Entwicklung von Kunstblut ermöglichen
Einige Forscher versuchen die Probleme ganz grundlegend zu lösen: Sie versuchen Kunstblut herzustellen - eine allerdings extrem schwierige Aufgabe. Die Zusammensetzung von Blut ist so komplex, die Aufgaben im Körper sind so vielfältig, dass erste Versuche schnell scheiterten. Doch heute weiß man, dass Menschen mit akutem Blutverlust vor allem ein Bestandteil hilft: die roten Blutkörperchen (Erythrozyten). Sie transportieren das Hämoglobin, an das der Sauerstoff gebunden ist, wie in kleinen Koffern durch den Körper. Sie sind flexibel und können sich kleinmachen, um in jede Ritze des Körpers zu gelangen. Ohne sie als schützende Verpackung wäre das Hämoglobin tödlich. Die winzigen Moleküle würden zum Beispiel das Filtersystem unserer Niere verstopfen.
Es muss also gar nicht die ganze hochkomplexe Flüssigkeit Blut künstlich hergestellt werden, der Nachbau der Sauerstofftransporter würde reichen. Das ist kompliziert genug - ein bisschen so, als wollte man einen Brownie mit flüssigem Schokoladenkern ohne Brownie drumherum backen. Außerdem befinden sich auf den Erythrozyten mehrere Merkmale, die bei Transfusionen zu schweren Komplikationen führen können, wenn etwa Blutgruppe oder Rhesusfaktor inkompatibel sind - hier muss man also aufpassen.
Könnte es tatsächlich sein, dass ein fingerdicker, brauner Wattwurm die Probleme löst?
Einige Forscher wie der deutsche Transfusionsmediziner Torsten Tonn arbeiten bereits daran, aus Stammzellen funktionstüchtige rote Blutkörperchen zu züchten, die der Blutgruppe O mit dem Rhesusfaktor negativ entsprechen. Diese Blutgruppe ist für die meisten Menschen halbwegs verträglich. Dafür bringt Tonn blutbildende Stammzellen in eine Kulturlösung mit Wachstumsfaktoren, woraus sich in mehreren Stufen tatsächlich rote Blutkörperchen entwickeln. Japanischen Forschern gelang sogar etwas, das zuvor als unmöglich galt: Sie schleusten spezielle Gene in normale Hautzellen ein, sodass diese sich zu Stammzellen zurückentwickelten. Trotz solcher Erfolge bleibt diese Forschung kompliziert und extrem teuer. "Der Weg ist noch sehr lang. Im Grunde hat die Wissenschaft mit dieser Methode bislang nur zeigen können, dass eine Blutkörperchen-Herstellung prinzipiell möglich ist," sagt Tonn.
Interessanterweise ist einer der vielversprechendsten Forschungszweige zugleich der kurioseste. Der französische Meeresbiologe Franck Zal hat in einem fingerdicken, braunen Wattwurm schon vor Jahren etwas gefunden, das eine Art universalen Ersatzstoff für das bisher übliche Erythrozyten-Konzentrat abgeben könnte. "Eigentlich wollte ich 1993 als Meeresbiologe nur wissen, warum der Wattwurm Arenicola marina bei Ebbe nicht erstickt, obwohl er nur mit Kiemen atmen kann", erklärt Zal. Er fand es schnell heraus: Das Hämoglobinmolekül des wundersamen sandfressenden Wurms ist 50-mal so groß wie das des Menschen und zirkuliert frei, ohne rotes Blutkörperchen als Umhüllung. Aufgrund seiner Größe schädigt es kein Gewebe, wie es das menschliche Hämoglobin tut. "Ohne Blutkörperchen fehlen eigentlich alle Risiken, die Spenderblut aufweist." Da ja keine Erythrozyten enthalten sind, wäre das Risiko einer Immunreaktion wegen einer falschen Blutgruppe obsolet. Obendrein fehlen Krankheitserreger wie HIV oder Hepatitis. Also sehr gute Voraussetzungen für einen Hämoglobin-Ersatzstoff.
"Ich präsentierte die Idee als Jungwissenschaftler anderen Forschern. Die hielten mich für total verrückt", lacht Zal. Doch das Thema ließ ihn nicht los, für seine Forschungsarbeiten erhielt er einige Wissenschaftspreise, die ihm eine halbe Million Euro einbrachten. Also gründete er sein Start-up Hemarina. Inzwischen ist Zal Besitzer von mehreren ehemaligen Fischfarmen in der Bretagne, die er für die Zucht umgerüstet hat, und Hemarina hat mehr als 50 Patente angemeldet. So hat die Firma ein Verfahren entwickelt, mit dem sich das Wurmhämoglobin zu einem trockenen Pulver verarbeiten lässt. "Normale Blutkonserven halten nur 42 Tage, das Wattwurmpulver zweieinhalb Jahre. Im Notfall kann man einfach Wasser hinzufügen und ein Opfer mit starkem Blutverlust versorgen." Das alles hört sich fast zu gut an, um wahr zu sein.
Doch eine Anwendung könnte in Europa tatsächlich noch in diesem Jahr zur Verfügung stehen: 2017 hat Hemarina eine klinische Studie abgeschlossen, in der eine Schutz- und Nährlösung aus Wurmhämoglobin Spenderorgane mit Sauerstoff versorgt hat. "Die Daten zur Sicherheit und Effizienz sind positiv ausgefallen", sagt Zal. Der Biologe klagt: "Zwanzig Prozent der Spenderorgane können bis heute niemandem helfen, weil sie nicht schnell genug zu einem passenden Empfänger gelangen." Die Nährlösung "Hemo2Life" hält die Organe länger frisch und verlängert das Zeitfenster für Transplantationen von Stunden auf Tage. Auch das Wattwurmpulver wird innerhalb der nächsten Jahre einsetzbar sein, versichert Zal. "Anfang 2019 beginnen wir mit den klinischen Studien." Wenn die gut laufen, will er seine größte Vision umsetzen. Um jährlich 100 Millionen Liter Blutspenden zu ersetzen, müsste seine Firma dann 1000 Tonnen Wattwürmer heranziehen und verarbeiten. Ob dann Vollblutverarbeitungszentren wie in Wiesentheid irgendwann die Produktion herunterfahren können? "Das ist nur eine Frage der Zeit", sagt Zal.
