Digitalisierung
15. Oktober 2020 6:00  Uhr

Der Unsterblichkeit auf der Spur

Forscher haben es geschafft, menschliche Organe transparent zu machen. Durch das Sichtbarmachen der Zellstrukturen könnten Krankheiten besser behandelt und Ersatzorgane gedruckt werden.

Das Nervensystem einer Maus, gesehen durch das neue Laser-Scanning-Mikroskop | Foto: Dr. Ali Ertürk, Helmholtz Zentrum München

Von Veronika Weigert

MÜNCHEN. Etwa 9000 Menschen warten in Deutschland auf ein Spenderorgan. Der Großteil von ihnen braucht eine Nierentransplantation, doch auch Leber, Herz, Lunge und Pankreas, also Bauchspeicheldrüse, werden benötigt. Nicht alle Patienten erhalten rechtzeitig das lebensrettende Organ: Laut der Kampagne der Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung „Organspende – Die Entscheidung zählt!“ sind vergangenes Jahr 756 Personen auf der Warteliste verstorben. In München haben Forscher eine Grundlagentechnologie entwickelt, die solche Fälle in Zukunft vermeiden helfen soll.

Medikation bei Krebs verbessern

Um den Aufbau von menschlichen Organen besser zu verstehen, ist es wichtig, diese bis ins kleinste Detail sichtbar zu machen. Forscher um den Neurobiologen Dr. Ali Ertürk an der Ludwig-Maximilians-Universität in München (LMU) haben dafür eine Methode entwickelt. Mithilfe eines chemischen Verfahrens können sie Gewebe durchsichtig machen; ein Lösungsmittel entfärbt binnen Wochen die rosafarbenen Organe. Um den genauen Ort jeder einzelnen Zelle zu erfassen, hat das Forscherteam ein Laser-Scanning-Mikroskop entwickelt, das die Zellstrukturen detailliert erfasst; mit den verschiedenen Farben des Lasers werden Gefäße und Nervenzellen sichtbar gemacht. Im Anschluss erstellen Algorithmen aus Millionen von Daten ein dreidimensionales Bild des Organs.

Von diesem Verfahren können Krebspatienten profitieren, denn Forscher sehen nicht nur Tumore, sondern auch, wie und ob einzelne Zellen auf ein bestimmtes Medikament reagieren. Dadurch kann die Krebsbehandlung optimiert und die Krankheit, an der jedes Jahr Hunderttausende Menschen sterben, besser bekämpft werden.

Tissue Engineering

Doch eine bessere Therapie für Krebspatienten ist nicht der einzige Vorteil, den das Verfahren in Zukunft haben könnte. Ertürk ist nicht nur Principal Investigator am Institut für Schlaganfall- und Demenzforschung des LMU Klinikums, sondern auch Direktor des Instituts für Tissue Engineering und Regenerative Medizin am Helmholtz Zentrum München. „Tissue Engineering“ ist der Überbegriff für die künstliche Herstellung biologischer Gewebe durch die gerichtete Kultivierung von Zellen. Dreidimensionale Scans von Organen schaffen die Grundlage dafür, individuelle, funktionsfähige Ersatzorgane für den Menschen zu drucken. Algorithmen berechnen die Daten für den Drucker. Für den schichtweisen Druck des Gerüsts wird Biotinte benutzt, die aus Trägerstoff und Zellmaterial besteht. Dr. Ertürk und sein Team wollen in den kommenden Jahren eine Bauchspeicheldrüse und eine Niere drucken.

Organe nach Bedarf

Wird jemandem ein Organ transplantiert, spielt für die mittlere Funktionszeit neben dem Lebensstil auch die Übereinstimmung von Genen eine Rolle. Je höher diese ist, desto länger „funktioniert“ das Organ im Durchschnitt. Um das Abstoßungsrisiko zu verringern, müssen Patienten Immunsupressiva einnehmen, die das Immunsystem unterdrücken. Bei den Organen, die mit einem sogenannten Bioprinter, einer speziellen Form eines 3-D-Druckers, hergestellt werden, wird es im besten Fall nicht zu einer Abstoßung kommen, denn für den Vorgang sollen körpereigene Zellen verwendet werden. Ertürks langfristige Vision: Benötigt ein Patient ein Organ, werden Millionen von Stammzellen aus seiner Haut entnommen. Diese werden zum Beispiel zu Nieren- oder Herzzellen programmiert und vermehrt und kommen dann zusammen mit einem Gerüst aus Proteinen in den Bioprinter. Organe könnte es in Zukunft nach Bedarf geben. Sterben, weil sich kein passender Spender gefunden hat, müsste dann vermutlich niemand mehr.

Alterungsprozesse aufhalten

Auch Opfer von Verkehrsunfällen könnten von gelagerten, gekühlten künstlichen Organen in Zukunft profitieren, was dem illegalen Organhandel die Basis entziehen würde. Alterungsprozesse könnten mit dem Verfahren ebenfalls aufgehalten werden, denn ab einem gewissen Alter sinkt die Leistungsfähigkeit der Organe: Beim Zukunftskongress des Forschungsinstitut 2b Ahead im vergangenen Jahr sprach Ertürk davon, schlecht arbeitende Organe auszutauschen – bevor sie nur noch geringe oder gar keine Leistung mehr bringen. „Wir könnten 150 Jahre oder noch älter werden“, sagte Ertürk.

Weltweite Forschung

Funktionstüchtige Organe, die aus dem Drucker kommen – an dieser Technologie, die uns beinahe unsterblich machen könnte, arbeiten Menschen weltweit. Kürzlich stellten Forscher der Carnegie-Mellon-Universität in Pittsburgh erstmals eine gedruckte linke Herzkammer aus Kollagen und Herzmuskelzellen vor, die synchron schlagen kann. Um die anatomischen Strukturen genau zu reproduzieren, seien MRT-Daten herangezogen worden. Auch Ertürk weiß von Forschungen dieser Art, jedoch seien reproduzierte Organe detailreicher, die auf Transparenz basieren. Die verschiedenen Forscherteams stehen in ständigem Austausch miteinander, um es den Menschen in 30 oder auch 300 Jahren möglich zu machen, länger und angenehmer zu leben

 

 

Dr. Wolfgang Götz ist Geschäftsführer und Mitbegründer der Prima Medical Technologies GmbH im Biopark Regensburg, eines Inkubators für Medizintechnikfirmen. Für ihn hängt die Zukunft der Medtech-Branche entscheidend an den Rahmenbedingungen für junge Unternehmen. Der Mediziner ist überzeugt: Es braucht mehr Kapital für Start-ups in diesem Bereich.

Foto: Wolfgang Götz

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