Biotech-Lunge erfolgreich transplantiert
„Unser Ziel ist es, schlussendlich Lösungen für Lungenpatienten zu finden“, sagt Studienleiterin Joan Nichols von der University of Texas in einer Aussendung. Denn bei Personen mit schweren Lungenkrankheiten sind Lungentransplantationen eine verbreitete Behandlungsmethode – allerdings gibt es nicht genug Spenderlungen. Außerdem werden fremde Lungen häufig abgestoßen und Patienten müssen starke Immunsuppressiva nehmen, also Medikamente, die die Abwehrreaktion unterdrücken. Die biotechnisch - aus körpereigenen Zellen des Patienten - hergestellten Lungen sollen diese Schwierigkeiten bald überwinden, hoffen die Forscher.
Das Bestreben, Lungen künstlich herzustellen gibt es schon lange. In bisherigen Versuchen mit Ratten hatten die künstlichen Lungen aber oft nur eine Lebensdauer von wenigen Stunden, da sie keine Sauerstoff- und Blutzirkulation ermöglichten. Anders bei der neuen Studie: Das Team der University of Texas konnte nun Lungenflügel herstellen, die nach der Transplantation funktionierende Blutgefäße entwickeln und die Sauerstoff- und Blutversorgung natürlicher Lungen imitieren.
The University of Texas Medical Branch at Galveston
Die Forscher im Labor
30 Tage im Bioreaktor gezüchtet
Zur Herstellung des künstlichen Organs wurde die Lunge eines anderen, toten Tiers mit einer speziellen Lösung gewaschen. Dadurch lösen sich die Lungenzellen, und übrig bleibt nur ein Proteingerüst, das biokompatibel ist, also vom Empfänger nicht abgestoßen wird. Das Gerüst wurde anschließend mit körpereigenen Zellen des Empfängertiers angereichert. Diese Methode des „Tissue Engineerings“, also der Züchtung von Gewebe, ist nicht neu. So forschen etwa auch der österreichische Herzchirurg Harald Ott und seine Kollegen an der Harvard Medical School seit Jahren mit dieser Methode.
Für die im Journal „Science Translational Medicine“ publizierten Studie wurde das Lungengerüst nun nicht nur mit körpereigenen Zellen, sondern auch mit Bakterien besiedelt, die das natürliche Lungenmikrobiom bilden. So stellten die Forscher für jedes der Empfängertiere einen individuellen Lungenflügel her und implantierten diesen nach 30 Tagen Züchtung in einem Bioreaktor. Durch die körpereigenen Zellen war keine Immunsuppression nötig – bei keinem der vier Schweine wurde das Organ abgestoßen.
Natürlicher Lungenflügel sorgte für Atmung
Wie die Autoren schreiben, hatten die Lungenflügel bereits zwei Wochen nach der Transplantation eine starke Gefäßstruktur aufgebaut, die jenen natürlicher Lungen ähnelt und sowohl Sauerstoff- als auch Blutzirkulation ermöglicht. Zwei Monate nach der Transplantation waren die Schweine gesund und zeigten keine Probleme mit der Atmung – allerdings hatten sie auch noch einen zweiten, natürlichen Lungenflügel. „Die transplantierten Lungen waren nach zwei Monaten noch nicht so ausgereift, dass wir die Atmung durch den anderen Lungenflügel unterbinden und ganz auf die künstliche Lunge umsteigen konnten“, so Joan Nichols.
In zukünftigen Studien wollen die Forscher daher die langfristige Überlebensrate und die weitere Entwicklung der transplantierten Lungen beobachten. Laut ihrer Einschätzung wäre es auch möglich, innerhalb der nächsten zehn Jahre künstliche Lungen für Menschen herzustellen - bis zur Zulassung würde es aber noch länger dauern.
Julia Geistberger, science.ORF.at