Kopftransplantationen

Was zunächst nach Science Fiction und Fantasterei klingt, ist seit einigen Jahren für manche Wissenschaftler: innen ein erklärtes Ziel. Vor allem die beiden Ärzte Sergio Canavero, ein Neurochirurg aus Turin, und Xiaoping Ren, ein Orthopäde, der in China an der ersten Handtransplantation beteiligt war, haben sich mit diesen Eingriffen einen mitunter auch fragwürdigen Namen gemacht. So erhält vor allem Canavero in einigen Medien den Beinamen Dr. Frankenstein.

Der moderne Dr. Frankenstein kündigte bereits für das Jahr 2017 die erste erfolgreiche Transplantation eines lebendigen menschlichen Kopfes auf einen anderen Körper an. Die mediale Aufmerksamkeit erhielt der Chirurg vor allem, da dies der erste Eingriff dieser Art an einem lebenden Menschen wäre. Bis jetzt führte Canavero diesen Eingriff nur an verstorbenen Menschen durch.

Die Geschichte der Kopftransplantation reicht mehr als ein Jahrhundert zurück

Im Rahmen von Tierexperimenten wurden die ersten Kopftransplantationen bereits Anfang des 20. Jahrhunderts durchgeführt. Schon 1908 führten Alexis Carrel und Charles Guthrie, zwei französische Chirurgen, die erste Kopftransplantation an einem Hund durch, wobei der Hund für einige Stunden überlebte und teilweise Hirnaktivität nachgewiesen werden konnte (Guthrie, 1912). Alexis Carrel erhielt im Jahre 1912 aufgrund seiner neuen Erkenntnisse zur Verbindung von Blutgefäßen, die für diese Eingriffe notwendig waren, den Nobelpreis für Physiologie und Medizin (Lamba, Holsgrove & Broekman, 2016).

Erst ein halbes Jahrhundert später, im Jahr 1954, schuf Vladimir Demikhov erstmals zweiköpfige Hunde, wobei der transplantierte Kopf sich bewegen und Wasser zu sich nehmen konnte. Einer der Hunde überlebte damals 29 Tage, dann starb er aufgrund einer Immunreaktion des Körpers. Alle anderen Versuchstiere starben bereits nach wenigen Tagen (Merchant, 2012).

Im Jahr 1970 führte der amerikanische Neurochirurg Robert J. White dann die erste Kopftransplantation bei Affen durch. Die Affen waren nach der Operation in der Lage zu kauen und zu schlucken und zeigten Anzeichen von Bewusstsein. Die Versuchstiere konnten jedoch weder Arme noch Beine bewegen und mussten künstlich beatmet werden. Auch sie starben nach spätestens 36 Stunden (White, 1971).

Mögliche und unmögliche Funktionen

In den bisherigen Berichten über durchgeführte Kopftransplantationen bei Tieren wurden stets die erhaltenen Körperfunktionen beschrieben. So soll es einigen Tieren beispielsweise nach der Transplantation möglich gewesen sein, zu schlucken, zu kauen und den Kopf zu bewegen. Wie so etwas überhaupt möglich sein kann, lässt sich durch den anatomischen Aufbau unseres Nervensystems erklären: 
Alle Funktionen im Kopfbereich (Sehen, Hören, Riechen, Kauen und Schlucken) werden von Nerven gesteuert, die direkt aus dem Schädel kommen und nicht über das Rückenmark verschaltet sind. Diese Nerven werden als die 12 Hirnnerven bezeichnet (AANS, 2024).

Wenn man den Kopf nun auf Höhe des Halses absetzt und dabei das Rückenmark durchtrennt, bleiben die genannten Funktionen im Kopfbereich erhalten. Alle anderen Nerven unseres Körpers, die für die Bewegungsfähigkeit und das Empfinden unterhalb des Halses zuständig sind, werden hingegen vom Gehirn getrennt. Daher mussten die Affen von Robert J. White nach der Operation künstlich beatmet werden, denn das Zwerchfell wird über das Rückenmark angesteuert.

Ab dem Hals abwärts gelähmt

Jemand, der sich einer Kopftransplantation unterziehen würde, könnte dann all jene Funktionen, die der eigene Kopf ermöglicht, behalten. Allerdings wäre sie ab dem Hals abwärts gelähmt. Um dieses Problem zu umgehen, will Canavero Polyethylenglykol einsetzen. Dieser Wirkstoff soll die Regenerationsfähigkeit des Rückenmarkes unterstützen (Canavero 2014.) Bisher wurde er jedoch nur in einzelnen Tierexperimenten eingesetzt, nicht aber bei einer Kopftransplantation.

Zusätzlich betont Canavero in seinen Publikationen , dass er davon ausgehe, dass durch eine klare Durchtrennung des Rückenmarks und sofortige Neuverbindung bessere Heilungschancen bestünden als bei traumatischen Verletzungen des Rückenmarkes. Die einzigen hierzu durchgeführten Tierversuche untersuchten jedoch die Regenerationsfähigkeit bei Mäusen, Ratten und Katzen. Dabei wurde das Rückenmark der Tiere durchtrennt und sofort wieder verbunden; eine Transplantation fand nicht statt. Manche der Katzen zeigten danach zwar ein stark verändertes Gangbild, aber das Gehen war ihnen noch möglich (Flynn et al., 2011). Diese Ergebnisse sind für eine mögliche Kopftransplantation jedoch nicht verwertbar, da die Durchtrennung des Rückenmarkes im Kreuz- und nicht im Halsbereich stattfand. Außerdem haben Katzen einen anderen Aufbau des Nervensystems als wir Menschen. Sie besitzen so genannte Lokomotionsgeneratoren. Hierbei handelt es sich um ein Netzwerk von Nervenzellen im Rückenmark, die auch nach einer Durchtrennung des Rückenmarks (im Kreuzbereich!) Restbewegung der Hinterbeine ermöglichen (Dillenseger et al., 2016). Derzeit laufende Forschungsprojekte, die querschnittgelähmten Menschen das Gehen wieder ermöglichen sollen, könnten in Zukunft hilfreich sein eine Verbindung bzw. Umschaltung zwischen Gehirn und Rückenmark beim Menschen zu schaffen (Rowald et al., 2022).

Schädigungen des Gehirns durch den Eingriff

Neben der Durchtrennung des Rückenmarks kann das Gehirn bereits während der Operation geschädigt werden. Bereits nach acht Minuten ohne Sauerstoffzufuhr sterben erste Nervenzellen ab. Bei einer Kopftransplantation müssen auch die blutzuführenden Gefäße unterbrochen und anschließend neu verbunden werden. Gelingt dies nicht rasch genug, wird das Gehirn irreparabel geschädigt. Um das zu verhindern, verweist Canavero auf Tierversuche in der Vergangenheit, bei welchen Unterkühlungen bis zu 15°C eingesetzt wurden, um die benötigte Zeitspanne für die Operation zu ermöglichen. Diese möchte er bei der Umsetzung seines Projekts am Menschen ebenfalls anwenden (Canavero, 2013).

Tatsächlich werden im klinischen Alltag moderate Unterkühlung nach Herzinfarkten eingesetzt, um Hirnschäden zu minimieren, da die Stoffwechselaktivität des Gehirnes bei Unterkühlung herabgesetzt wird. Hierbei sprechen wir allerdings von einer Kühlung auf ca. 32°C - 34°C und nicht 15°C (John Hopkins Medicine, 2026). Doch selbst mit Unterkühlung dürfte die Kopftransplantation nicht zu viel Zeit in Anspruch nehmen. Wie lange Canavero genau für einen Eingriff dieser Art benötigt, führt er in keiner seiner Veröffentlichungen an.Bei einer mehrstündigen Operation wären sicherlich zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um eine stetige Durchblutung des Gehirns zu gewährleisten.

Bereits im Jahr 1965 führte Robert J: White mehrere Hirntransplantationen bei Hunden durch. Hierzu erschuf er künstliche Verbindungen zwischen Gefäßen, sogenannte Anastomosen, um eine durchgehende Blutversorgung während der Operation zu gewährleisten. So gelang es ihm, sechs Hundehirne an die Gefäße sechs anderer Hundehälse anzuschließen. Die Hunde starben nach sechs Stunden bis zwei Tagen (White, 1965).

Xiao-Ping Ren, der orthopädische Kollege von Canavero entwickelte einige mögliche Anastomosen zur Verbindung der Blutgefäße bei einer Kopftransplantation. 2015 gelang es ihm, mehrere Kopftransplantationen bei Mäusen durchzuführen. Eine davon überlebt sogar für sechs Monate. Mit welchen neurologischen Fähigkeiten ist nicht bekannt (Ren, 2015).

Erste Kopftransplantation war für 2017 geplant

Trotz sämtlicher genannter Widersprüche fiel Canavero in den Medien mit dem Versprechen auf, im Jahr 2017 erstmals eine Kopftransplantation bei einem lebenden Menschen durchzuführen. Zwei Jahre zuvor war ihm dies, laut eigener Aussage, bei menschlichen Kadavern, erstmals gelungen. Es folgten die Publikation einiger Protokolle, die darlegten, wie dies genau ermöglicht werden sollte, sowie Kommentare zu anderen Veröffentlichungen, die dieses Thema behandelten (Ren & Canavero, 2017). Danach… wird es still um die Kopftransplantation. Zumindest, wenn man nur veröffentlichte Publikationen als valide Quelle heranzieht. Doch Canavero war nicht untätig. In den letzten Jahren erfolgten vor allem kurze Veröffentlichungen zur theoretischen Durchführbarkeit von Kopftransplantationen und Rückenmarkstransplantationen (Canavero, Ren & Kim, 2022). Selbstverständlich sind diese laut seiner eigenen Aussage stets realistisch und ohne weiteres möglich. Erfahrungsberichte oder eine genaue Beschreibung durchgeführter Maßnahmen fehlen jedoch sowohl beim Menschen als auch im Tierversuch.

Canaveros Publikationen HEAVEN (Canavero, 2013) und GEMINI (Canavero, 2014) zu diesem utopischen Projekt lesen sich wie eine Anleitung, die er auf Basis der bisher bekannten Tierexperimente erstellt hat. Es fehlen jedoch Ergebnisse oder nachvollziehbare Erläuterungen, wie diese Experimente funktionieren sollten. Wesentliche Unterschiede zwischen dem anatomischen Aufbau von Tieren und Menschen oder die Umsetzung in einem realen OP werden außer Acht gelassen. Dasselbe gilt für mögliche Komplikationen für Menschen, die sich diesen wahnwitzigen Eingriffen unterziehen lassen würden.

Mediziner:innen müssen immer zwischen dem Nutzen und dem Risiko eines Eingriffs abwägen. Doch wer außer dem Forschungsdrang von Dr. Frankenstein würde von diesen Experimenten profitieren?