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Die Organzucht - die Zucht von Organen

Die Forschung kann heute gewisse Organe künstlich züchten

Meldungen

präsentiert von Michael Palomino



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Welt online,
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16.7.2011: <Implantation: Die künstliche Luftröhre rettet das Leben>

aus: Welt online; 16.7.2011;
http://www.welt.de/gesundheit/article13488345/Die-kuenstliche-Luftroehre-rettet-das-Leben.html

<Autor: Ina Hübener

Ärzte kämpfen seit Jahren für bessere Heilungschancen bei Luftröhrenkrebs. Mit dem Einsetzen einer künstlichen Luftröhre haben sie ihr Ziel erreicht.

Luftröhrenkrebs im fortgeschrittenen Stadium – eine schreckliche Diagnose. Weder die Chemotherapie noch eine Bestrahlung schlagen bei Andemariam Teklesenbet Beyene an. In der Luftröhre des 36-jährigen Afrikaners sitzt ein golfballgroßer Tumor, und er wuchert weiter. Die einzige Rettung für ihn wäre nun nur noch die Implantation einer Luftröhre. Doch ein passender Spender ist nicht in Sicht, und die Zeit drängt.

Der Querschnitt einer Luftröhre. Bei der Diagnose Krebs kann der betroffene Teil herausgeschnitten und ersetzt werden

In größter Not kommt Hilfe von einem internationalen Forscherteam, das unter Leitung von Paolo Macchiarini am Stockholmer Karolinska-Universitätskrankenhaus eine künstliche Trachea speziell für ihn entwickelt.

Der Bau der Trachea nimmt in London seinen Anfang. Am University College studieren dort Wissenschaftler um Alexander Seifalian die Röntgenscans des Patienten. Auf ihrer Grundlage konstruieren sie zunächst eine Luftröhre aus Glas, um die Dimensionen und Winkel des Y-förmigen Organs perfekt nachzubilden. Dann bauen sie ein Gerüst aus einem speziellen Nanokunststoff um das Glasgebilde herum.

Lebendes Organ gezüchtet

Man könne es sich wie eine Hose vorstellen, die sich um die Beine eines Menschen lege, erklärt Seifalian. Nun wird das hauchdünne Luftröhrengerüst mit Salz stabilisiert und das Glas entfernt. Zusammen mit adulten Stammzellen aus dem Knochenmark des Afrikaners und Wachstumsfaktoren wird im Bioreaktor aus dem Gerüst ein lebendes Organ gezüchtet. Nach nur zwei Tagen haben die Zellen die Millionen kleinen Löcher in dem porösen Gerüst verschlossen – die Trachea ist fertig.

Dann ist es schließlich so weit. Andemariam Teklesenbet Beyene bekommt die erste mit Stammzellen besetzte künstliche Luftröhre der Welt implantiert. In einer 14-stündigen Operation entfernt Professor Macchiarini den gesamten Tumor und die kranke Luftröhre und ersetzt sie mit der maßgeschneiderten Anfertigung. Einen Monat später sagt er: „Das war eine der schwersten Operationen, die ich je gemacht habe.“

Da die Zellen der Trachea von Beyene selbst stammen, kommt es auch nach der Operation zu keiner Abstoßungsreaktion, und er muss nicht wie üblich nach Transplantationen Medikamente nehmen, die das Immunsystem unterdrücken. Im Körper wachsen die Zellen sogar noch weiter und formen die Luftröhre weiter aus. „Schon nach einer Woche gab es keinen Unterschied mehr zwischen der ursprünglichen und der neuen Luftröhre“, erzählt Seifalian begeistert.

Einen Monat nach der Operation ist der 36-Jährige Student der Geologie zwar noch schwach, aber es geht ihm gut. Noch im Krankenhausbett sagt er in einem Gespräch mit der BBC: „Ich hatte Angst, sehr viel Angst vor der Operation. Aber es ging um Leben und Tod.“ Zum Glück ist alles gut gegangen. Heute ist er wieder in Island, wo er gerade seine Doktorarbeit in Geologie schreibt.

Durch „tissue engineering“ (Gewebezüchtung) hergestellte Luftröhren wurden auch schon bisher transplantiert. Jedoch war man dabei immer auf einen Organspender angewiesen. Paolo Macchiarini konnte mit dieser Technik bereits zehn Menschen helfen, darunter auch der 30-jährigen Claudia Castillo, die 2008 die erste durch tissue engineering erzeugte Trachea der Welt erhielt.

Damals bekam sie nur noch sehr schlecht Luft. Nach einer Tuberkulose-Erkrankung war ihre Luftröhre teilweise zerstört, und ihre linke Lungenhälfte hätte ohne die Transplantation vermutlich entfernt werden müssen.

Zum Glück wurde für sie rechtzeitig ein passender Spender gefunden, dem die gesunde Trachea entnommen wurde. Um spätere Abstoßungsreaktionen zu vermeiden, wurden alle Zellen des Spenders mit Chemikalien und Enzymen abgelöst.

Zurück blieb nur ein Gerüst aus Collagen. Dieses wurde dann genau wie in der neuen Methode mit körpereigenen Zellen des Patienten besiedelt. Im Gegensatz zur künstlichen Luftröhre musste die für Claudia Castillo vor der Transplantation noch entsprechend zurechtgeschnitten werden.

Die künstliche Luftröhre hat also einige Vorteile. Ganz entscheidend ist, dass die Patienten nicht mehr auf passende Organe warten müssen. Mit der neuen Methode kann innerhalb weniger Tage eine passgenaue Luftröhre hergestellt werden.

Erfolgreich mit künstlichen Arterien

Je früher die Operation stattfindet, desto besser sind auch die Heilungschancen. Außerdem kommt es dank der Gewebezüchtung zu keiner Abstoßungsreaktion des Körpers.

Neben künstlichen Luftröhren konnte Alexander Seifalian bereits mehrere künstliche Arterien und einen synthetischen Bypass verpflanzen. In Zukunft, sagt er, werde man auch eine künstliche Haut und Teile der Brust künstlich herstellen können. Letzteres soll vor allem Brustkrebspatientinnen helfen.

Paolo Macchiarini plant schon die nächsten Projekte. „Die gleiche Operation wie in Stockholm müssen wir bei einem kleinen Mädchen in den USA durchführen“, sagt er. Das neun Monate alte Mädchen sei ohne Trachea auf die Welt gekommen. So ist das neue Verfahren auch bei Kindern von großer Bedeutung, weil weniger Spenderorgane zur Verfügung stehen als bei erwachsenen Patienten.>


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n-tv
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20.7.2011: Zucht eines Zahns in der Niere einer Maus

aus: n-tv online: Medizinisches Wunderwerk: Forscher züchten neue Zähne; 20.7.2011;
http://www.n-tv.de/wissen/Forscher-zuechten-neue-Zaehne-article3857606.html

<Japanischen Forscher ist es gelungen, in der Niere einer Maus einen Zahn zu züchten. Diese neue Methode sei deutlich schneller als frühere Techniken zur Züchtung von Zähnen, sagte Professor Takashi Tsuji von der Universität Tokio, der das Forschungsprojekt geleitet hatte. "Es ist unser erster Schritt zum Ziel - der Regeneration von Organen, um beschädigte oder verlorene Organe zu ersetzen", sagte der Forscher. Die Anwendung für den Menschen müsse jedoch noch erforscht werden.

Biologen hatten bereits zuvor Zähne im Labor gezüchtet und diese anschließend erfolgreich in den Kiefer von Mäusen transplantiert. Bei der neuen Methode bildeten die Forscher aus speziellen Zellen, die zum Wachstum eines Zahns notwendig sind, einen Kern, den sie in Plastik eingewickelt in die Mäuseniere implantierten. Dort wuchs das Gebilde zu einem Zahn heran, der anschließend in einen Mäusekiefer transplantiert wurde. Dort habe er sich genau wie ein echter Zahn verhalten, berichteten die Forscher. Außerdem spare die Methode im Vergleich zu der vorher angewandten Methode etwa zehn Tage Zeit.

AFP>

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n-tv
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18.12.2011: <Aus der Vorhaut von kleinen Jungs: Haut in der Fabrik gezüchtet>

<Die Hautfabrik - der Name klingt nach Science-Fiction-Streifen. Doch Forscher der Fraunhofer-Gesellschaft haben tatsächlich eine Anlage entwickelt, die Haut züchtet. Diese soll Testverfahren für Arzneien, Chemikalien oder Kosmetika vergleichbarer und günstiger machen - und Tierversuche unnötig. Sieben Meter lang, drei breit und drei hoch ist die Maschine. Hinter Glasscheiben arbeiten kleine Roboterärmchen, rangieren Petrischalen hin und her, ritzen Hautproben an, lösen mit Hilfe von Enzymen Zellen aus der Epidermis, der Oberhaut. Auch Bindegewebs- und Pigmentzellen werden gewonnen.

Als Zelllieferanten dienen im Moment noch die Vorhäute von bis zu vier Jahre alten Jungen. "Je älter man wird, desto schlechter funktionieren die Zellen", erklärt Andreas Traube, Diplom-Ingenieur am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung (IPA) in Stuttgart, in dem die Hautfabrik steht. Geforscht wird zudem an Stammzellen als möglicher Zellquelle. "Wichtig ist, dass die Eingangszellen aus einer möglichst einheitlichen Quelle kommen, um Abweichungen bei den Hautprodukten zu vermeiden", sagte Traube, Gruppenleiter für Mechatronik und Prozesstechnik.

Zellvermehrung im Brutschrank

Je nach Spender lassen sich aus den Proben drei bis zehn Millionen Zellen lösen, im Brutschrank verhundertfacht sich ihre Zahl. Auf Gewebekulturplatten mit je 24 Röhrchen mit rund einem Zentimeter Durchmesser wächst daraus die neue Haut auf einer Kollagenschicht. Die neue Epidermis ist dünner als ein Millimeter. Mixen die Forscher das Kollagen mit Bindegewebszellen, entsteht sogenannte Vollhaut, die bis zu fünf Millimeter dick ist. Sechs Wochen dauert der gesamte Prozess. "Das lässt sich auch mit der Maschine nicht beschleunigen, sondern ist von der Biologie so vorgegeben", sagt Traube.

Innerhalb der Anlage ist alles steril. 37 Grad herrschen in den Brutkammern - eine Temperatur, bei der sonst auch Bakterien prächtig gedeihen würden. Mehr als 500 Platten mit je 24 Gewebekulturen kann die Hautfabrik gleichzeitig bearbeiten. Im Monat stellen die Fraunhofer-Forscher so rund 5000 Hautmodelle her. Käufer gibt es bislang allerdings keine, da das Verfahren noch von der zuständigen europäischen Behörde anerkannt werden muss. Dafür sind etwa Vergleichstests nötig, die belegen, dass Untersuchungen mit der künstlichen Haut dieselben Ergebnisse bringen wie Tests mit Tierhaut. "Ich denke, in einem dreiviertel Jahr können wir dann richtig loslegen", ist Traube zuversichtlich. Abnehmer soll dann vor allem die Industrie sein.

Zahlreiche Anwendungsgebiete

Zum Beispiel für die Entwicklung neuer Wirkstoffe kann sich Rolf Hömke vom Verband Forschender Arzneimittelhersteller (VFA) die Hautmodelle gut vorstellen. "Wir glauben, dass Zellen in künstlich gezüchteter Haut vergleichbar sind mit echter Haut." Bislang seien die Hautmodelle jedoch nur im Kleinen erstellt worden. "Es ist aber nur logisch, dass das jetzt auch im großen Stil gemacht wird." Als mögliche Anwendungsfelder nennt er die Krebsforschung und Aspekte wie Pigmentstörungen, allergische Reaktionen oder Pilzkrankheiten.

Bis die Hautmodelle aus Stuttgart auch für Sicherheitstests, wie sie etwa für die Zulassung von Medikamenten nötig sind, als Standardverfahren zugelassen werden, dürften nach Hömkes Einschätzung noch Jahre vergehen. "Da sind die Vorgaben international genormt. Die Verfahren können Sie nicht einfach tauschen."

Auch in der Medizin ist gezüchtete Haut gefragt. Auf dem Markt für sogenannte Hautverbände, die etwa acht bis zehn Zentimeter groß sind, haben sich allerdings seit Jahren zwei Firmen etabliert, wie die Vorsitzende der Deutschen Gesellschaft für regenerative Medizin (GRM), Ulrike Schwemmer, sagt. Bedarf gebe es hingegen für noch breitere Hautlappen, wie sie etwa bei großen Brandwunden benötigt werden. Dass die Hautfabrik irgendwann auch solche größeren Hautstücke herstellt, nennt Traube eine Zukunftsvision. Der nächste Schritt ist erst einmal die Herstellung von Cornea, der Hornhaut des Auges.

Marco Krefting, dpa>






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