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Durchbruch: Forscher züchten Retorten-Zahn

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Japanischen Wissenschaftlern ist es erstmalig gelungen, gezogene Mäusezähne nachwachsen zu lassen. Sie konnten auch Schnurrbarthaare der Nager züchten. Der Ansatz ist vielversprechend für die regenerative Medizin, für den Einsatz beim Menschen gibt es jedoch ethische Hürden.

Die Idee klingt wie Science-Fiction: Wer durch Karies oder ein Malheur einen Zahn verliert, lässt sich einfach eine frische Zahnknospe implantieren, die dann innerhalb von Wochen zu einem vollwertigen Ersatz heranwächst. Und unter schwindender Haarpracht leidende Männer können ihre Kopfhaut mit kräftig sprießenden, naturidentischen Follikeln aus dem Labor bestücken lassen. Die Verwirklichung solcher Visionen ist jetzt – dank japanischem Erfindungsgeist – ein gutes Stück näher gerückt.

Der an der Universität Tokio tätige Entwicklungsbiologe Takashi Tsuji und sein Forschungsteam entwickelten eine neue Methode für die Nachbildung funktionsfähiger Organanlagen aus einzelnen Zellen und ließen damit fehlende Schneide- und Backenzähne in den Kiefern von Mäusen nachwachsen. Ihre Forschungsergebnisse wurden gestern von der Fachzeitschrift "Nature Methods" im Internet veröffentlicht. "Wir sind davon überzeugt, dass eine solche Zahnregeneration zukünftig auch bei Menschen möglich ist", erklärte Projektleiter Tsuji gegenüber SPIEGEL ONLINE. Bis dahin fehlt eigentlich nur noch ein einziger Schritt.

Als Rohmaterial für ihre Versuche nutzten die Wissenschaftler winzige Zahnknospen aus Mäuseembryonen. Die Knospen zerteilten sie in ihre Bestandteile, das Deckgewebe (Epithel) und das Bindegewebe (Mesenchym). Anschließend trennten sie die einzelnen Zellen dieser Gewebe und lösten sie je nach Typus in einer nährstoffhaltigen Flüssigkeit.

Zahn wächst unter Schutzhülle der Niere

Um die Epithel- und Mesenchym-Zellen wieder erfolgreich zusammenzuführen, griffen Tsuji und seine Kollegen zu einem einfachen, aber sehr wirksamen Trick: Sie gaben zu den beiden Zelllösungen einen Tropfen Kollagen-Gel. Kollagen ist so etwas wie die universelle Kittsubstanz bei Menschen und Tieren, Kollagenfasern sind wichtige Bestandteile von Haut, Knochen und Muskeln.

Bereits nach einem Tag konnten die Forscher beobachten, wie sich die Epithel- und Mesenchym-Zellen wieder zusammengefunden und sich vollkommen selbständig zu einer neuen Zahnknospe formiert hatten. Nach einem weiteren Tag – die Knospe war jetzt etwa ein Viertel Millimeter groß – ließ sie sich problemlos im Kiefer einer Maus einpflanzen. Dort entwickelte sie sich innerhalb von zwei Wochen zu einem neuen, normal gebauten Zahn. Blutgefäße und Nerven drangen im Laufe des Wachstums in das Zahninnere, die Pulpa, vor. Es war eine vollständige Regeneration.

Als zusätzliche Methode implantierten die Tokioter Wissenschaftler Zahnknospen in eine sogenannte subrenale Kapsel unter die Schutzhülle der Niere und ließen sie dort 14 Tage weiter wachsen. Auch dieser Versuch gelang. Im Körper der Maus wuchsen anderthalb Millimeter lange Zähne heran, die anschließend herausoperiert und erfolgreich im Kiefer eingesetzt werden konnten. Zahnknospen, die in einem Kulturgefäß weiter wuchsen, bildeten ebenfalls eine normale Zahnstruktur.

Ethische Hürden für den Einsatz beim Menschen

Takashi Tsujis Methode zeigt zwar den Weg für eine neue Methode der Organreproduktion, in der Humanmedizin lässt sie sich in ihrer derzeitigen Form jedoch nicht umsetzen. Im Körper erwachsener Säugetiere sind Zellen normalerweise differenziert und somit auf eine ganz bestimmte Rolle festgelegt. Sie lassen sich nicht mehr neu ausrichten. Um Zähne nachwachsen zu lassen, braucht man somit embryonale Zellen.

Der Einsatz dieser Technik beim Menschen stößt also derzeit noch auf unüberwindbare ethische Hürden. "Deshalb suchen wir jetzt nach Zelltypen, die in erwachsenen Körpern vorhanden sind und dennoch die Fähigkeit haben, sich neu zu differenzieren und Organe zu bilden", sagte Tsuji. Er ist davon überzeugt, dass es solche gibt. Zusammen mit einem Kollegen ist der Forscher bereits auf eine heiße Spur gestoßen. Orale Epithel-Zellen erwachsener Mäuse lassen sich unter bestimmten Bedingungen zur Bildung von zahnschmelzbildenden Zellen, den sogenannten Adamantoblasten, einsetzen. Diese Ergebnisse wurden noch nicht veröffentlicht.

Zusätzlich zu den Versuchen mit nachwachsenden Zähnen ist Takashi Tsuji und seinem Team auch die Rekonstruktion von Schnurrhaar-Follikeln bei Mäusen gelungen. Auch hier kamen wieder Epithel- und Mesenchym-Zellen mit den entsprechenden Anlagen zum Einsatz. Tsuji träumt bereits von einer möglichen Haarwuchs-Therapie mittels künstlich nachgezüchteten Haarfollikeln. Eine solche Technik wäre garantiert ein Verkaufsschlager.

In Zukunft könnten sogar komplexe Organe wie Leber oder Bauchspeicheldrüse rekonstruiert werden. Man müsste nur die geeigneten Zellen dingfest machen und sie dazu bringen, sich wieder zu teilen und so den Prozess der embryonalen Organentwicklung erneut zu vollziehen.

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Aus der Retorte: Zahnersatz für Mäuse aus Zellkultur

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