Forschung 08.01.2011 Kunstorgane aus Fleisch und Blut?
Von news.de-Mitarbeiter Bernhard Mackowiak
Organtransplantationen gehören zum medizinischen Alltag, ebenso wie das Tüfteln an künstlichen Organen. Doch beide haben ein Problem. Die einen das der Abstoßung, die anderen das der Dimension. Die Lösung: Kunstorgane aus Fleisch und Blut.
Dieses sogenannte Tissue EngineeringZu Deutsch: Gewebezüchtung. ist auch die Hoffnung all derjenigen, die bislang vergeblich auf ein Spenderorgan warten. Zuchthaut zum Abdecken der Wunden von Brandopfern sowie das Implantieren von Knorpel in abgenutzte Gelenke spiegeln eindrucksvoll wider, dass diese Behandlungstechnik längst über das Stadium der Grundlagenforschung hinausgewachsen ist.
Das liegt daran, dass diese Gewebe ausnahmsweise ohne Blutversorgung auskommen. Andere wie Herzmuskelzellen zur Therapie einer Infarktschädigung oder Fettgewebe zum Wiederaufbau einer amputierten Brust verlangen nach einer ausreichenden Durchdringung mit Blutgefäßen zur Nähr- und Sauerstoffversorgung: die Vaskularisierung.
Dabei sind nicht so sehr die großen Gefäße, also die Hauptleitungen der Organe, das Problem. Das teuflische Detail liegt in den vielen Tausenden, oft nur mikrometerdicken Kapillaren. Sie lassen sich bislang kaum in das Ersatzorgan integrieren. Zu den technischen Herausforderungen kommt noch, dass der Bedarf an Sauerstoff und Nährstoffen sich meist nur näherungsweise abschätzen lässt.
Körpereigene Zellen würden Abstoßungsreaktion verhindern
Die Zucht biologischer Organe, die nicht mehr vom körpereigenen Eiweiß des Empfängers abgestoßen werden, scheitert bisher noch am Fehlen einer funktionierenden Blutversorgung. Dabei gilt die Rekonstruktion naturidentischer Organe als viel versprechende Zukunftstechnologie. Wie in einem der Star Trek-Filme könnte quasi über Nacht aus Zellen des Erkrankten eine neue Niere oder Leber geschaffen werden, die vom Körper nicht mehr angestoßen würden, da sie die DNA des Patienten trägt.
Fundament im wörtlichen Sinne bei der Zucht neuen Gewebes ist die Schaffung eines dreidimensionalen Gerüsts (Scaffold), in dem die Zellen heranwachsen. Dazu wird eine breite Palette schwammartiger Materialien verwendet, die aus abbaubaren Stoffen bestehen. Es ist entweder körpereigenes Material oder ein silikonartiger Kunststoff. Das auf diese Weise geschaffene Kanalsystem wird dann mit Pumpen verbunden. Wenn die Wände dieser künstlichen Blutgefäße noch mit sogenannten Endothelzellen besiedelt werden, wie sie auch natürlichen Arterien auskleiden, dann erhält man innerhalb weniger Tage künstliche Blutgefäße. Nachteil ist, dass das Silikon nach der Transplantation wieder mühsam herausoperiert werden muss. Als Alternative böte sich Seide an.
Doch vielleicht muss ein Scaffold gar nicht so vorbereitet werden. Möglicherweise reicht es auch, die Zellklümpchen des zu erzeugenden Gewebes gemeinsam mit blutgefäßbildenden Endothelzellhaufen zu kultivieren. Das entspricht eher den tatsächlichen Vorgängen im Körper. Allerdings übersteigt zur Zeit die Beherrschung des für die Vaskularisierung verantwortlichen Zusammenspiels der vielfältigen Zellarten noch bei weitem das technische Können der Mediziner. Eine Vielzahl von Prozessen arbeitet hier nämlich Hand in Hand: über 20 Wachstumsfaktoren gegenüber 30 «Regulatoren».
Am besten wäre es, all diese Ansätze zu kombinieren, um dann ein Endprodukt aus vielen kleinen Bausteinen zu erhalten. Dabei betätigen sich die Forscher als eine Art Mikromauerer, indem sie die Baustoffe in winzige, ziegelähnliche Blöcke zerschneiden.
Forschungen dieser Art finden bisher nur im Labor und an Ratten sowie Mäusen statt, denn deren Anatomie verzeiht es von der Größe her leichter, wenn Fehler beim Größenwachstum gemacht werden.
Kurzschluss im Blutkreislauf
Forscher der Uniklinik Erlangen setzen dagegen auf ein Verfahren, das auf den enormen Fähigkeiten des Körpers basiert, neue Blutgefäße zu bilden, und haben es am Schaf getestet. Es ist die arteriovenöse Schleife. Bei dieser Art Kurzschluss im Blutkreislauf wurden eine freigelegte Arterie und eine Vene miteinander vernäht, dann in eine mit bioverträglichem Scaffold-Material gefüllte Box gelegt und mit Herzmuskelzellen oder knochenbildenden Zellen beimpft. Diese Anordnung wurde anschließend provisorisch unter die Haut des Versuchstieres implantiert, wo im Lauf von etwa zwei Wochen feinere Gefäße aus der Schleife auswuchsen.
Aber auch dieser Ansatz ist nur einer der vielen Wege zum Ziel der guten Durchblutung, an dem sich weltweit Labors versuchen. Bis dahin kann Zuchtgewebe allerdings außerhalb der Medizin Nutzen bringen, zum Beispiel als Testsystem für Medikamente. Es würde auch die Gegner von Tierexperimenten zufriedenstellen. Es müsste dazu nicht einmal in einen Körper transplantiert werden.
sca/ham/news.de
