Forscher züchten künstlichen Dünndarm
Eine Kunstlunge, künstliche Nieren bei Ratten und eine Rattenpfote hat er schon im Labor hergestellt: Harald Ott gilt als Pionier der bioartifiziellen Organforschung.
Interesse für dieses Feld hat der in Innsbruck ausgebildete Herzchirurg bei seiner Arbeit an Herzmuskel-Stammzellen entwickelt. Jetzt ist er in Harvard tätig - und will dort nun funktionstüchtige menschliche Organe wachsen lassen.
Stammzellen auf Organgerüst
Die grundlegende Methode funktioniert so: Man nehme ein von Zellen reingewaschenes Organgerüst und lasse darauf neue Zellen eines gewünschten Gewebes wachsen. „Das sind die ersten Versuche, die zeigen, dass man von humanen Stammzellen – die im Prinzip von einem Patienten isoliert werden könnten – Gewebe mit höherer Organisation und Funktion herstellen kann“, erklärt Harald Ott im Interview mit science.ORF.at.
Das heißt, es könnte möglich werden, Organe zu züchten, die vom Körper nicht wieder abgestoßen werden. Und auch solche mit komplexen Funktionen – denn das kurze Stück Dünndarm funktioniert, es hat ein Gefäßsystem und nimmt Nährstoffe auf und gibt sie weiter.
Ottlab 2017 - Kentaro Kitano
Ein Dünndarmgeruest mit blauer Farbe „durchblutet“, um das Gefäßsystem zu zeigen
Timing ist fast alles
Die große Hürde, die zumindest in diesem Versuch gemeistert wurde, war, die menschlichen Zellen zum richtigen Zeitpunkt zur gewünschten Entwicklung zu bringen. Im Englischen spricht man dabei auch von „fate decisions“ oder eben „Schicksalsentscheidungen“. Hier ging es darum, den Zeitpunkt zu finden, an dem sich die embryonalen Stammzellen zwar schon „entschieden“ hatten, Darmzellen zu werden, aber noch nicht dazu, eine bestimmte Struktur aufzubauen.
Ein zweiter Stolperstein ist, dass sich die Zellen nicht immer ganz rein zum gewünschten Gewebe entwickeln. Bei vorherigen Versuchen mit einer Kunstlunge sei dies etwa schwierig gewesen, weil auch immer wieder Darm- und Schilddrüsenzellen entstanden seien, so Ott. So müsse man eben herumprobieren, um ein „Kochrezept“ zu finden, das funktioniert.
Teilersatz für Organe
Beim jetzt gebauten Dünndarm war das „Trial and error“ jedenfalls erfolgreich. Die Forscher hatten das Organ Ratten unter die Haut implantiert, wo es zu arbeiten begann, also Glucose und Fettsäuren an das ebenfalls erfolgreich gewachsene Gefäßsystem weitergab.
Das zeigt, dass solche künstlichen Organe nicht erst dann nützlich sein könnten, wenn sie ein Original komplett ersetzen. Heute sei es beispielsweise sehr schwierig, die Nährstoffzufuhr bei Menschen mit geschädigtem oder nicht funktionierendem Darm zu ersetzen, erklärt Ott. Meist bleiben nur Infusionen, die aber Probleme nach sich ziehen, weil die Nährstoffe direkt in die Venen kommen. Ein dazwischengeschaltetes Darmstück indes könnte die Lebensqualität von solchen Patientinnen und Patienten verbessern.
Vergleiche mit Dr. Frankenstein
In Medien taucht gerne ein Frankenstein-Vergleich auf, wenn es um den Österreicher und seine künstlich-lebendigen Organe geht: Schließlich baut er auch auf den Überresten verstorbener Tiere auf, und erweckt sie wieder zu neuem und neu-kombiniertem Leben. Ob Harald Ott dieser Vergleich etwas ausmacht?
„Naja, ich glaube unser Motiv ist ein bisschen anders. Aber es ist immerhin ein Weg, den Menschen näher zu bringen, was wir machen. Wann immer das passiert, denke ich mir: Es gibt vielleicht zwei oder drei, die das jetzt lesen und darum Faszination für das Forschungsgebiet entwickeln - und sich dann entscheiden, uns dabei zu helfen. Insofern sehe ich das positiv.“
Fest steht: Es wird noch Jahre dauern, bis diese Organe soweit perfektioniert sind, dass man sie auch dem Menschen einsetzen kann.
Isabella Ferenci, Ö1-Wissenschaft