B I O T E C H N I K Die zweite Haut

Wissenschaftler versuchen, die Natur nachzuahmen: Sie züchten Gewebe und Organe. Dazu werden Zellen von Patienten, Schafen und Schweinen verwendet

Ein Anfänger an der Drehbank ist Rainer Zehnder nicht gerade. Für den 24 Jahre alten Mann (Name von der Redaktion geändert) ist seine Arbeit Routine. Normalerweise. Im Dezember 1998 muss er für einen Moment unaufmerksam gewesen sein. Genau erinnern kann sich der Metallarbeiter nicht mehr: "Ich weiß nur noch, dass ich erst in der Klinik wieder zu mir gekommen bin." Er muss mit dem Ärmel in die rotierenden Walzen gekommen sein, der Kopf ist auf der Maschine aufgeschlagen. Auf der Intensivstation verlangte Zehnder einen Spiegel. Sein Gesicht war entstellt. Ihn bewegte nur ein Gedanke: "Werde ich jemals wieder so aussehen wie vorher?"

Die Wunden im Gesicht verheilten schnell. Doch das Ohr blieb deformiert. Wenn Rainer Zehnder aus dem Haus ging, klebte er sich ein Pflaster darüber. "Die Leute laufen doch weg, wenn sie dich mit einer Lücke im Ohr sehen", sagt er. Im vergangenen Herbst, fast zwei Jahre nach dem Arbeitsunfall, konnte Zehnder geholfen werden. Ärzte der Freiburger Uniklinik fügten in einer sechsstündigen Operation einen Ersatzknorpel passgenau in die Lücke ein. "Wir haben den Knorpel aus Zellen des Patienten gezüchtet", erklärt Dirk Schaefer, der die Operation ausgeführt hat. Dazu wurden Zehnder aus der achten Rippe Knorpelzellen entnommen. In den Laboratorien der Firma BioTissue Technologies - einer Ausgründung der Freiburger Uniklinik - wurden die Zellen 18 Tage lang gezüchtet und vermehrt. Dann wurde das Zellgemisch in eine Gussform gegeben. Nachdem es fest war, stand der Verpflanzung vom "Knorpel aus der Tube" nichts mehr im Wege.

Die Zucht von Ersatzgewebe, das so genannte Tissue Engineering, ist ein Markt mit Zukunft, erwarten Experten wie Peter C. Johnson. Johnson ist Vorstand des wichtigsten Forschungsverbunds zum Gewebeersatz, ansässig in Pittsburgh. Allein mit den Produkten, schätzt er, könnte die Industrie 80 Milliarden Dollar umsetzen. Nimmt man die Kosten für Behandlung und Nachsorge hinzu, rechnen die Pittsburgher mit einem Marktvolumen von 400 Milliarden Dollar. Durch die neuen Techniken werde gleichzeitig die Medizin revolutioniert, glaubt Kiki B. Hellman, die den Bereich Biotechnologie bei der amerikanischen Zulassungsbehörde FDA koordiniert.

Hellman denkt an Tausende von Patienten, die jedes Jahr sterben, während sie auf ein Spenderorgan warten. Im Bereich der Nierenspende stehen in Deutschland 3500 Transplantierten jährlich 12 000 Kranke auf der Warteliste gegenüber. Neun Millionen Menschen in Deutschland haben abgenutzte Knorpel oder Arthrose, von fünf Millionen Diabetikern leiden fast die Hälfte unter schmerzhaften Geschwüren, so genannten offenen Beinen.

Mehr Alte, mehr Umsatz

Andere Krankheiten entstehen durch alternde Zellen oder die Degeneration von Gewebe. Kaum eine Branche scheint daher von der steigenden Lebenserwartung so profitieren zu können wie der Gewebeersatz. Gerade jetzt, da die Baby-Boomer in die Jahre kommen.

"Vielen Patienten könnte mit körpereigenem Ersatzgewebe geholfen werden", sagt Björn Stark, der die Abteilung Plastische und Handchirurgie der Freiburger Uniklinik leitet. 1999 hatte das Ärzteteam um Stark bereits damit Furore gemacht, Haut von Patienten zu entnehmen, sie zu vermehren und später zurückzuübertragen. Nach ersten Erfolgen im Labor wurde 1997 die Firma BioTissue Technologies gegründet, die trotz der großen Potenziale noch ein kleines Unternehmen ist. Der Umsatz betrug im vergangenen Jahr gerade einmal 800 000 Mark. Dieses Jahr sind 1,5 Millionen geplant.

Wie so häufig sind die amerikanischen Konkurrenten um ein Vielfaches größer, so auch Organogenesis, das ebenfalls künstliche Haut züchtet. 235 Angestellte sind dort beschäftigt und haben im vergangenen Jahr einen Umsatz von 34 Millionen Dollar erwirtschaftet. In Canton, Massachusetts, gewinnen sie Zellen aus kindlicher Vorhaut, um das Ersatzgewebe "Apligraf" herzustellen. Die Haut ist aus Fremdzellen gewonnen und wird zur Behandlung von Geschwüren und anderen Defekten eingesetzt. Dass auch die großen Pharmakonzerne an ein großes Marktpotenzial der Gewebezucht glauben, zeigt das Beispiel Organogenesis: Vor wenigen Jahren ist Novartis eingestiegen.

Was für die Amerikaner Novartis ist, ist für das deutsche Unternehmen BioTissue Technologies der amerikanische Blutplasmaspezialist Baxter. Der Pharmariese hat seit April den weltweiten Vertrieb der Ersatzhaut aus den Freiburger Laboratorien übernommen. Daniel Lemaitre, Analyst von Merrill Lynch, schreibt Baxter das Potenzial zu, eines der am schnellsten wachsenden Unternehmen in der Biotechnik zu werden.

Andere Start-ups versuchen es noch ohne großen Konzern im Rücken. Das gilt unter anderem für die Firma Codon, die inzwischen 1,5 Millionen Mark Umsatz macht. Sie ist im brandenburgischen Teltow ansässig, "direkt hinter dem alten Schlagbaum", scherzt Unternehmenssprecherin Rima Baag. Codon entwickelt Ersatzknorpel, mit denen schon 650 Patienten behandelt wurden. Außerdem gehören Knochen- und Bandscheibentransplantate zur Produktpalette der Brandenburger, die seit Februar an der Frankfurter Börse gelistet sind.

Forschern wie Unternehmern ist die Hoffnung gemeinsam, durch Gewebeersatz chronische Krankheiten heilen und Alterungserscheinungen hinauszögern zu können. Mittelfristig geht es auch um den Ersatz innerer Organe: Mit Zellen, die Insulin produzieren, sollen Diabetiker behandelt werden. Neue Leberzellen sollen Zirrhosekranke gesunden lassen, künstliche Herzklappen der Herzschwäche abhelfen. Durch die Übertragung von Nervenzellen wird Patienten nach Schlaganfall, Alzheimer oder Parkinson Hoffnung gemacht.

Kein Bauplan für Organe

Die Forschergruppe um Augustinus Bader an der Medizinischen Hochschule Hannover stellt solches Ersatzgewebe her. Bader zeigt Herzklappen, die in einem Zuchtgefäß, dem "Bioreaktor" gewachsen sind: Wachstumsfaktoren und Sauerstoff, mehr brauchen die Klappen nicht, um zu gedeihen. Das Prinzip ist einfach: Schweinen oder Schafen werden Herzklappen entnommen, in einer Lösung werden die Zellen abgetötet. Übrig bleibt die Grundsubstanz der Klappen. Sie dient als Leitstruktur für die aus einer Beinvene entnommenen Zellen, die Bader später dazugibt. Es dauert Tage, dann wächst zusammen, was nicht zusammengehört: Die Venenzellen lagern sich an die Herzklappe an, um die richtige Form zu bekommen. So wird die Gestaltgebung von Mutter Natur wenigstens im Ansatz nachgeahmt.

Im Kühlraum zeigt Bader weißlich schimmernde Blutgefäße, die er dort züchtet. "Ein paar Tage brauchen sie noch", sagt er, während er die daumendicken Adern in der Glasröhre schwenkt. Im nächsten Raum befindet sich Lebergewebe, das flach in einem Glasquader wächst. Nur gegen das Licht ist der zart schimmernde Zellrasen zu erkennen. Bei Leberversagen könnten Mediziner Blut über die gezüchteten Zellen leiten, um so den Funktionsausfall zu überbrücken, ähnlich wie bei der Dialyse.

Noch steht die Gewebezucht vor unüberwindlichen Hürden: Die Leberzellen etwa zu einem Organ zu formen gelingt noch längst nicht. So werden die Forscher mit den Grenzen ihrer Schöpfung konfrontiert: Muskeln wachsen nur bis zu einer gewissen Größe. Künstliche Haut "atmet" nicht, weil sie keine Drüsen hat. Innere Organe sind zu komplex, um sie mit ihrer Vielfalt aus Zellen und Gefäßen "nachzubauen". Deshalb wird "die Organspende noch lange Zeit einfacher sein als die Züchtung innerer Organe", prophezeite vor wenigen Monaten Peter-Matthias Kaufmann, dessen Gruppe an der Hamburger Universität Lebergewebe züchtet.