Medizinische Anwendungen der Zellkultur

Ersatzteile züchten

Aus Haaren wird Haut, aus Fettzellen Knorpel, Knochen und sogar Muskeln. Das ist keine Zukunftsvision à la Hollywood, sondern die Realität der modernen Zellkulturforschung.

Die Ausläufer von Nervenzellen können mechanisch gedehnt und dadurch zum Längenwachstum angeregt werden. Haut, Knorpel und Blutgefäße können in der Kulturschale gezüchtet werden. Weniger spektakulär scheint auf den ersten Blick die Kultivierung etwa von Blutkrebszellen. Die Erforschung solcher entarteter Zellen bietet allerdings oft eine Alternative zu Tierversuchen. So können potentielle Medikamente zunächst in der Zellkultur getestet werden.
Komplexe Gewebekulturen sollen nun dazu dienen, Krankheitsprozesse möglichst realistisch nachzustellen. Kürzlich gelang es Wissenschaftlern, eine Lungenschleimhaut in der Kulturschale zu entwickeln, mit der die Aufnahme von inhalierten Stoffen simuliert werden kann. Eine künstliche Augenhornhaut, wurde ebenfalls schon erprobt.

Auch in der Transplantationsmedizin gewinnt das „Tissue engineering“, also die Gewebezüchtung, eine immer größere Bedeutung. Ziel ist es, Gewebeersatzteile und ganze Organe außerhalb des Körpers zu züchten. Theoretisch ist das Prinzip einfach: Dem Patienten werden Zellen entnommen, in der klassischen Zellkultur vermehrt, auf einem Gerüst ausgesät, von Nährmedium umspült und so zu weiterem Wachstum angeregt. Anschließend wird das fertige Organ dem Patienten implantiert. Abstoßungsreaktionen sind dabei kaum zu befürchten, da körpereigenes Gewebe zum Einsatz kommt.

Für einfache Gewebe wird das Tissue Engineering bereits in der Klinik angewandt. So wird Knorpel in Ohrmuscheln implantiert und die „Haut aus der Tube“ zur Wundheilung eingesetzt. Auch Blutstammzellen können neuerdings in großen Mengen kultiviert werden. Dabei ahmen kleine, poröse Kugeln aus Kollagen im Bioreaktor das Knochenmark nach, indem sie den Blutzellen in ihren Hohlräumen Unterschlupf gewähren.

Bis in der Praxis Organe in der Kulturschale wachsen, ist es allerdings noch ein weiter Weg. Noch versteht man nicht, wie sich verschiedene Zellarten künstlich zu einem Gewebe zusammenschließen lassen und wie ein solches Organ dann mit Nerven und Blutgefäßen versorgt werden könnte. Zellen aus Leber, Lunge, Herz und Niere lassen sich zudem bisher nur schwierig kultivieren.
Eine weitere Hürde stellt die Form des Organs dar: Damit sich die Zellen räumlich korrekt anordnen, muss man ihnen ein dreidimensionales Gerüst vorgeben. Dieses besteht meist aus bioabbaubaren Polymeren, die nach und nach abbaugebaut werden, während sich der Zellverband rund um das Gerüst festigt. Die geeigneten Gerüstwerkstoffe für die jeweilige Zellart zu entwickeln, bedarf noch intensiver Forschung.

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