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Einsatz als Blutersatz: Ein Wattwurm, der Leben rettet - wie dieses kleine Tier die Medizin revolutioniert

Es ist sein Lebenswerk: Nach Jahren ausdauernder Forschung testet ein französischer Wissenschaftler jetzt ein Präparat, das langfristig Transfusionen ersetzen soll. Er gewinnt es aus Würmern.

Von Dörte Nohrden

Wattwurm Arenicola marina

Potenzieller Lebensretter: der Wattwurm Arenicola marina

Ebbe am Bilderbuchstrand von Saint-Jean-du-Doigt, nordwestliche Bretagne. Die Hauptfigur: untergetaucht. Stattdessen nur ihre Spuren, Sandhäufchen, aufgetürmt wie braunes Spaghettieis. Der Meeresbiologe Franck Zal schaufelt mit einer Forke große, schwarze Brocken Sand aus dem Boden. Wie kein anderer kennt er sich aus mit dem Wesen, das er an die Oberfläche befördern will. Dann zieht er etwas aus dem matschigen Klumpen: einen Wattwurm. Oder auch: Arenicola marina. Das dralle, 15 Zentimeter lange Geschöpf windet sich in der Handfläche, es schimmert auffallend rötlich.

"Ringelwürmer gab es schon vor 450 Millionen Jahren", sagt Zal. Der genügsame Wurm, der dreimal so lang wie dieses Exemplar und daumendick werden kann, lebt in U-förmigen Wohngängen rund 30 Zentimeter tief im Watt. Durch die Öffnungen versorgt er sich mit Wasser und frisst Sand, genauer gesagt: die Algen und Bakterien darin. Hinten muss der Rest notgedrungen wieder raus: Sandspaghetti. Und mit diesem merkwürdigen Tier will Franck Zal nun also die Medizin revolutionieren. Ein Wurm, der Leben retten kann?

"Allerdings", sagt Zal. Als junger Biologe zog er für seine Doktorarbeit von Paris in die Bretagne und forschte eigentlich an einem Tiefseewurm. Dann sah er die Häufchen am Strand und fragte sich: Wie überleben diese Wattwürmer bei Ebbe, ohne Wasser? Denn die Tiere besitzen außenliegende Kiemenbüschel – sie brauchten eigentlich permanent Meerwasser, um Sauerstoff aufzunehmen. Das Geheimnis lüftete Zal 1993. Im Blut des Wattwurms entdeckte er ein Riesenmolekül: ein Hämoglobin.
Hämoglobin nimmt auch beim Menschen in der Lunge Sauerstoff auf und gibt es überall im Körper wieder ab. Es ist der Stoff, der durch seinen Eisenanteil das Blut rot färbt.

Ebbe am Strand – Spuren von Wattwürmern in Sicht.

Ebbe am Strand – Spuren von Wattwürmern in Sicht. Ist ihr Hämoglobin eine Alternative zu Blutkonserven?


Das Hämoglobin des Wattwurms jedoch, fand Zal heraus, ist 50 Mal größer als das des Menschen. Es kann mehr Sauerstoff speichern. Und: Wurm-Hämoglobin zirkuliert frei im Blutsystem. In unserem Blut dagegen ist es in rote Blutkörperchen verpackt. Ohne diese Ummantelungen wäre es tödlich: Die winzigen Moleküle würden etwa die Filtersysteme unserer Nieren verstopfen.
Doch auf eben diesen roten Blutkörperchen befinden sich beim Menschen gleich mehrere unterschiedliche Merkmale, die bei Transfusionen zu schweren Komplikationen führen können, wenn etwa Blutgruppe oder Rhesusfaktor inkompatibel sind. Das freie Wurm-Hämoglobin dagegen ist neutral – und groß genug, um auch ohne Umhüllung ungefährlich für Menschen zu sein.

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Dem Jungforscher kam eine unglaubliche Idee: Aus dem Wattwurm-Molekül könnte man doch einen Ersatzstoff für rote Blutkörperchen gewinnen. Blut ist schließlich ein rares und kostbares Gut. "Doch die Wissenschaftler, denen ich meinen Fund präsentierte, hielten mich für total verrückt", sagt der 49- Jährige. "Schließlich hätte man seit 40 Jahren erfolglos nach einem möglichen Blutersatzstoff gesucht. Es könne ja kaum so einfach am Strand zu unseren Füßen liegen, sagten sie."

Doch die Idee ließ Franck Zal auch die nächsten Jahre nicht los.

Inzwischen arbeitete er bei einer französischen Forschungsorganisation im bretonischen Roscoff.
Nach wie vor stieß er mit seiner Vision auf taube Ohren; das solle man Pharmaunternehmen überlassen, hieß es. In einem einjährigen Versuch mit Mäusen konnte der zähe Zal dann aber beweisen, dass die Nager völlig gesund weiterlebten, wenn man ihre roten Blutkörperchen beinahe komplett durch Wurm-Hämoglobin ersetzte. Eine kleine Sensation. Und das erste Patent.

Wattwürmer schimmern auffallend rot.

Wattwürmer schimmern auffallend rot. Dafür sorgt der Blutfarbstoff Hämoglobin. 


Danach gewann Zal mehrere Wissenschaftspreise, sie brachten fast eine halbe Million Euro ein. Er beriet sich mit seiner Familie, hängte seinen krisensicheren Job an den Nagel und gründete sein Start-up: Hemarina. Was seither daraus geworden ist, zeigt der Meereskundler vor Ort, rund 20 Kilometer landeinwärts in Morlaix steht ein containerartiges Gebäude mit Büroräumen, Labortrakt und einer großen Gefriertruhe. 30 Experten arbeiten hier, Mediziner, Pharmazeuten, Ingenieure, Techniker, Manager, Organisatoren. In der Gefriertruhe liegen die Wattwürmer, abgepackt in Klarsichtbeutel. Es riecht leicht fischig.

"Wir graben längst nicht mehr selbst am Strand nach ihnen und entnehmen auch das Blut nicht mehr einzeln von Hand. Wir mussten uns überlegen, wie wir die Wattwürmer im großen Stil vermehren und das Hämoglobin daraus gewinnen konnten", sagt Zal. Er fand eine Wurmfarm in den Niederlanden, wo heute auch Arenicola marina gezüchtet werden. Zudem kaufte er 2013 eine Fischfarm auf der Halbinsel Noirmoutier, 320 Kilometer südlich von Morlaix, und ließ sie zu Teilen umrüsten.

Auf einer Fläche von 150.000 Quadratmetern könnte man dort theoretisch 30 Tonnen Wattwürmer jährlich gewinnen. "Diese Wurmart ist nur von der Nordsee bis hinunter nach Biarritz heimisch", sagt Zal, "und normalerweise pflanzen sich die Tiere nur einmal im Jahr fort, bei Vollmond im Oktober." In der Farm tun sie das hingegen mehrmals jährlich. Allein durch die Anpassung der Temperatur können Biologen den Zyklus beschleunigen. Sind die Wattwürmer drei Monate alt, werden sie eingefroren – und auf diese Weise auch getötet. Anschließend werden sie per Transporter nach Südfrankreich gebracht. Dort wird es blutig. Ein Biotechnologieunternehmen extrahiert und reinigt das Hämoglobin.
Eine knappe Woche dauert der Vorgang. Abschließend werden die Substanzen mittels Gammastrahlung sterilisiert und abgefüllt.

"Am Wattwurm-Molekül selbst müssen wir chemisch überhaupt nichts verändern, es lediglich reinigen", erzählt Zal. In seinem Büro zeigt er ein winziges Glasfläschchen, gerade mal zu einem Viertel gefüllt: die Grundsubstanz Hemarina M101, "pures Wattwurm-Hämoglobin". Im getrockneten, pulverisierten Zustand sei das konzentrierte Meeresblut mindestens zweieinhalb Jahre haltbar. Eine Blutspende hält nur 42 Tage. "Obendrein ist diese Substanz sicher. HIV, Hepatitis, Zika-Virus, Prionen – all diese Risiken entfallen", sagt er.

Vergleicht man es mit den rund 200 Milliliter Konzentrat roter Blutkörperchen, die in einer Vollblutspende von etwa einem halben Liter stecken, brauchte man nur wenige Gramm marines Hämoglobin, da es den Sauerstoff wesentlich effizienter bindet. Etwa 40 bis 50 Wattwürmer wären für diese Menge nötig.

Firmengründer Franck Zal am Strand in der Bretagne

Firmengründer Franck Zal am Strand in der Bretagne


Inzwischen hat das Biotech-Unternehmen über 50 Patente angemeldet – und eine Handvoll Medizinprodukte sind auf dem besten Wege, Einzug in die Humanmedizin zu halten. Das Präparat Hemo2life wird seit Anfang 2016 an Probanden klinisch getestet. In sechs französischen Krankenhäusern nehmen insgesamt 60 Patienten, die auf der Warteliste für eine Nierentransplantation stehen, an der Untersuchung teil. "Die Hälfte der lebensrettenden Spenderorgane geht in Frankreich verloren, weil die Zwischenlagerung, in der ein Organ nicht durchblutet wird, zu lange dauert. Oder weil sich ein Organ nach zu kühler Lagerung nicht mehr richtig erholt", sagt Zal. "Länger als zwölf Stunden wird bei einer Niere üblicherweise nicht gewartet, bei einem Herz darf es nicht mehr als vier Stunden dauern. Wenn wir der Aufbewahrungslösung unser Hämoglobin-Produkt beimischen, können wir den Zeitraum deutlich verlängern, weil die Organe besser mit Sauerstoff versorgt werden."

Seit Anfang des Jahres wird an Patienten getestet

Im März 2016 wurde der erste Studienteilnehmer transplantiert, Ende August waren es bereits zwölf.
"Die Ergebnisse decken sich absolut mit unseren Erwartungen", sagt Zal. "Bereits nach einer Woche konnten die Patienten das Krankenhaus wieder verlassen. Üblicherweise bleiben sie bis zu drei Wochen, weil sie meist noch an die Dialyse müssen, bis die verpflanzte Niere wieder ordentlich arbeitet. Das ist eine echte Innovation, spart enorme Kosten und erhöht die Lebensqualität der Patienten."

Ende 2017, so der Plan, sollen alle wissenschaftlichen Studien abgeschlossen und das Produkt im Jahr darauf in Europa erhältlich sein. Die Firma Hemarina steht kurz vor einem Vertragsabschluss mit einem großen Pharmaunternehmen. Die Kosten des Präparats? "Nichts im Vergleich zu den Summen, die die Behandlung eines Dialysepatienten kostet", sagt Zal. Bei weiteren Wattwurm-Produkten sollen die klinischen Studienphasen demnächst beginnen: Das Mittel Hem-Healing etwa soll die Heilung chronisch offener Wunden beschleunigen. "Chronische Wunden sind ein Riesenproblem, etwa von Diabetikern", sagt Zal. Auch die Neurologie sei ein wichtiges Anwendungsfeld, zum Beispiel für eine bessere Gehirndurchblutung nach Schlaganfällen oder Verletzungen. "Es geht ja nicht nur um Ersatzblut. Mit einem universellen Sauerstoffträger kann man bei einer ganzen Reihe von Erkrankungen helfen", sagt Zal.

Torsten Tonn, Leiter des Instituts für Transfusionsmedizin Dresden, schätzt die Entwicklung des französischen Biologen so ein: "Es ist ein hoffnungsvoller Ansatz, der es wert ist, geprüft zu werden.
Allerdings ist es ein artfremdes Produkt und natürlich muss in klinischen Studien erst bewiesen werden, dass das Wattwurm-Hämoglobin beim Menschen keine Abstoßungsreaktionen hervorruft."

Der Professor forscht in seinem Institut in eine andere Richtung: Er arbeitet an der Züchtung menschlicher roter Blutkörperchen aus Blut-Stammzellen. "Welchen Weg man auch verfolgt, wir werden noch eine lange Zeit auf Blutspenden angewiesen sein", sagt er voraus. "In Deutschland brauchen wir 4,5 Millionen Spenden jährlich, um die Hochleistungsversorgung im Bereich der Krebs- und Transplantationsmedizin sicherzustellen, die ohne Blutspenden nicht möglich wäre." Für die Akutmedizin, direkt bei Unfällen oder im Krisenfall, wären neue Entwicklungen, wie die aus Frankreich, natürlich ein enormer Zugewinn, sagt Tonn.

Wenn sich alle Wirksamkeitsstudien bestätigt haben, will Zal die Umsetzung seiner größten Vision in Angriff nehmen: die Entwicklung eines universellen und sicheren Blutersatzstoffs. Um jährlich 100 Millionen Liter Blutspenden zu ersetzen, müsste seine Firma dann 1000 Tonnen Wattwürmer heranziehen und verarbeiten. Für Zal, der selbst regelmäßig Blut spendet, ist das nur eine Frage der Zeit.

Dieser Artikel stammt aus dem stern Nr. 41 vom 6.10.2016.

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