Organe aus dem Zelllabor

Aus eins mach zwei

Der Axolotl, ein Salamander, kann ganze Gliedmaßen neu auswachsen lassen. Bild vergrößern
Der Axolotl, ein Salamander, kann ganze Gliedmaßen neu auswachsen lassen.

Noch interessanter wäre es, wenn man das Regenerationspotenzial des Menschen ausweiten könnte. So gelingt es uns zwar, einen gebrochenen Knochen wieder zusammenwachsen zu lassen oder die Haut zu erneuern, vor allem nach einem Sonnenbrand; aber ganze Gliedmaßen oder Organe nachwachsen zu lassen, ist eine Fähigkeit, die wir nicht besitzen.

Dabei gibt es eine Reihe vielzelliger Organismen, die zu solch erstaunlichen Regenerationsleistungen fähig sind: Bereits 1742 fand der Schweizer Naturforscher Abraham Trembley bei seinen Experimenten an dem kleinen Süßwasserpolypen Hydra, dass zerschnittene Tiere am Leben bleiben und sich die einzelnen Teile wieder zu vollständigen Tieren regenerieren können. 1768 beschrieb der Italiener Lazzaro Spallanzani erstmals das Neuauswachsen ganzer Gliedmaßen beim Salamander. Dieser kann sogar, ebenso wie der Zebrafisch, Teile des Herzens regenerieren.

Um unsere körpereigene Regenerationsfähigkeit durch Implantation lebender Zellen zu aktivieren oder beschädigte Gewebe durch Gewebekonstrukte zu ersetzen, arbeiten Forscher aus den unterschiedlichsten Wissenschaftszweigen zusammen – von der Biomedizin, der Biomaterialforschung, den Ingenieurwissenschaften und der Zellbiologie bis hin zu den einzelnen Disziplinen in der Chirurgie.

Eine entscheidende Grundlage für diese Tissue Engineering genannte Technologie ist die erfolgreiche Züchtung von Zellen: 1907 war es dem Amerikaner Ross G. Harrison erstmals gelungen, Nervenzellen unter Kulturbedingungen wachsen zu lassen. In den 1960er Jahren konnten Wissenschaftler dann aus Einzelzellen, die dem Körper entnommen worden waren, erste Zellschichten produzieren. 1975 gelang es ihnen, menschliche Hautzellen außerhalb des Körpers zu vermehren – sechs Jahre später erhielten schwer verbrannte Patienten erstmals Hauttranplantate, die aus autologen, also patienteneigenen Zellen gezüchtet worden waren. Inzwischen gibt es kaum noch einen Zelltyp, dessen Vermehrung außerhalb des Organismus nicht versucht wurde.

Diese Zellen können in erkrankte, degenerierte oder teilweise zerstörte Organe und Gewebe eingespritzt werden und dort zur Verringerung des Defekts, Verbesserung der Funktion oder sogar zur kompletten Heilung führen – ein hoffnungsvoller Ansatz, auch bei der Herztherapie. Leider ist es jedoch vergleichsweise schwierig, Herzgewebe wachsen zu lassen, da sich adulte (ausdifferenzierte) Herzmuskelzellen in der Regel nicht mehr teilen.

Alternativ könnten unter Umständen Stammzellen verwendet werden. Embryonale Stammzellen (ES-Zellen) sind pluripotent, d.h., sie besitzen die Fähigkeit, noch alle Gewebe bilden zu können, aber keinen vollständigen Organismus mehr. Sie werden aus der inneren Zellmasse eines Keimbläschen, der Blastozyste, entnommen und in vorbereitete Kulturschalen übertragen, die mit einer Lage Bindegewebszellen beschichtet und einer speziellen Nährlösung gefüllt sind. Hier vermehren sie sich zu etwa hundert Zellen, die wiederum in neue Kulturschalen überführt werden, so dass aus wenigen embryonalen Stammzellen schließlich Abermillionen entstehen – allesamt mit dem Potenzial ausgestattet, sich bei geeigneter Stimulierung in nur jeden erdenklichen Zelltyp zu differenzieren.

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