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13.07.2010

Sie sind in den besten Jahren, und doch fehlt ihnen für die einfachsten Dinge im Leben die Luft: Menschen, die an der erblichen Mukoviszidose leiden, können mitunter kaum gehen, Treppensteigen ist eine Höllenqual, und selbst Zähneputzen können sie nur keuchend bewältigen.

In schweren Fällen sichert nur ein Sauerstoffgerät, das sie Tag und Nacht bei sich tragen, ihr Überleben. Denn ein zäher Schleim, den ihr Körper produziert, verstopft Lunge und Bronchien. Bakterien und Viren haben ein leichtes Spiel - und früher oder später ist die Lunge vom Kampf gegen die Krankheit derart geschwächt, dass nur noch eine letzte Hoffnung bleibt: die Spenderlunge.

Was aber geschieht, wenn die Warteliste zu lang ist und jeder Tag zählt? Seit vielen Jahren kennt die Medizin eine visionäre Antwort darauf: Künstliche Organe. Jetzt ist Medizinern in den USA ein wichtiger Durchbruch in diesem Bereich gelungen: Gleich zwei Forschergruppen haben es geschafft, eine künstliche Rattenlunge aus organischem Material zu züchten. Anschließend verpflanzten sie die Lunge in Ratten - die damit atmen konnten.

Einer der beiden Gruppen ist das Team um den Österreicher Harald Ott vom Massachusetts General Hospital in Boston. Er arbeitet mit dem berühmten Pionier der Gewebezucht ("Tissue Engineering") Joseph Vacanti zusammen, der für Furore sorgte, als er einer Maus eine ohrförmige Struktur auf den Rücken pflanzte - das Foto ging um die Welt.

In der aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Nature Medicine" berichten die Mediziner nun, wie es ihnen gelungen ist, eine Lunge zu züchten, die vollständig aus natürlichen Ressourcen bestand. Für das biologisch-künstliche beziehungsweise bioartifizielle Organ, wie die Experten es nennen, nutzten sie die sogenannte Dezellularisierung. Erst vor wenigen Wochen hatten Thomas Petersen und seine Kollegen von der Yale University in New Haven ähnliche Erfolge mit der gleichen Methode vermeldet, und diese im Wissenschaftsjournal "Science" veröffentlicht.

Waschen bis zum blanken Gewebegerüst

Mit einer Waschlösung werden bei diesem Verfahren sämtliche Zellen aus einem Organ entfernt. Übrig bleibt nur ein Gerüst, die sogenannte Matrix, aus Proteinen und Kohlenhydraten. Anschließend besiedeln die Gewebezüchter die Matrix erneut mit Zellen. Wenn alles gut läuft, wachsen diese nicht nur an dem Gerüst fest und wuchern zu größeren Zellkstrukturen, sondern bilden letztlich ein neues funktionstüchtiges Organ, in diesem Fall eine Rattenlunge.

Schon vor einigen Jahren hatte der Gewebezüchter Ott für Aufsehen gesorgt, als es ihm gelungen war, auf diese Weise ein künstliches, schlagendes Rattenherz zu züchten. Es war also nur eine Frage der Zeit, bis diese Methode auch bei anderen Organen zum Erfolg führen würde.

"Das ist ein sehr erfolgversprechender Ansatz", sagt Christian Hess im Gespräch mit SPIEGEL ONLINE. Hess ist Experte für bioartifizielle Lungen und arbeitet am Lebao, dem Leibniz Research Laboratories for Biotechnology and Artificial Organs an der Medizinischen Hochschule Hannover.

Die Suche nach geeigneten Zellen

Weltweit leben Schätzungen zufolge 25 Millionen Menschen mit einer chronischen Lungenerkrankung. Allein in den USA sterben 120.000 Patienten jährlich, weil das Organ nicht mehr geheilt werden konnte. In Deutschland standen 2009 etwa 600 Patienten auf der Warteliste für eine Lungentransplantation, doch nur in etwa 200 Fällen konnte der Eingriff vorgenommen werden. Brauchbare Organe fehlen. Oft werden die Lungen zu stark beschädigt bis der Hirntod beim Spender eingetreten ist, und sie ihm entnommen wird.

Für Betroffene könnte die neue medizinische Sensation eines Tages die Rettung sein. Doch Hess warnt vor Euphorie. Die Notwendigkeit für die Entwicklung eines geeigneten Organersatzes für die geschädigte Lunge stehe zwar außer Frage. Allerdings gebe es noch einige wichtige Hürden zu überwinden. Nicht nur, dass es sich bei den künstlichen Lungen bisher nur um Rattenorgane handele. "Ich glaube, eines der größeren Probleme wird es sein, die notwendigen Zellen für die komplette Rebesiedlung bereitzustellen", sagt Hess.

Ein Organgerüst mit Zellen des Patienten zu beimpfen, um daraus ein vollwertiges Transplantat zu erhalten, das die erkrankte Lunge heilen kann, ist im Prinzip der richtige Weg. Doch noch wissen die Forscher nicht, wie man die dafür notwendigen Zellen in ausreichender Quantität und Qualität herstellen kann. Eine große Hoffnung ruht auf den Erkenntnissen der Stammzellforschung. Aber auch dort steht man noch am Anfang und ist von der praktischen Anwendung Jahre entfernt.

Doch prinzipiell besteht die Hoffnung, dass man eines Tages tatsächlich komplexe Strukturen wie die menschliche Lunge und andere lebenswichtige Organe herstellen kann. Die künstlichen Rattenlungen von Ott und seinen Kollegen haben nach der Transplantation sechs Stunden lang funktioniert und erfolgreich den Gasaustausch betrieben. Allerdings verpflanzten die Forscher nur eine Lungenhälfte. Und sechs Stunden reicht für ein ganzes Leben noch lange nicht aus.