Einmal im Monat wird Christina Günter zur Schäferin. Dann rennt die Ärztin hinter Struppy, Dickkopf und einem weiteren Dutzend Lämmer her, um sie zur Ultraschalluntersuchung einzufangen. "Du bist unser wertvollstes Versuchstier", sagt sie zu Dickkopf.

Für Günter und ihre Kollegen, die Herzforscher Simon Hoerstrup und Gregor Zünd vom Universitätsspital Zürich, sind Dickkopf und Co. der lebende Beweis dafür, dass sie auf dem richtigen Weg sind. Ziel der Forscher ist es, geschädigte Herzklappen und -arterien durch gezüchtete körpereigene Ersatzklappen und -gefäße zu ersetzen. Das Besondere an den Zürcher Implantaten: Sie wachsen mit, können also auch Kindern mit angeborenem Herzfehler eingesetzt werden und müssen nicht später in zusätzlichen Operationen durch größere Modelle ersetzt werden. Bislang haben die Zürcher Ärzte lediglich tierische Patienten behandelt.

Die zarten Herzklappen regulieren als eine Art Ventil den Blutfluss im Herzen. Sie öffnen und schließen sich und verhindern dadurch, dass das vom Herzen gepumpte Blut wieder in die Vorhöfe oder Herzkammern zurückfließt. Die Klappen können von Geburt an, nach einer Krankheit – etwa einer nicht auskurierten Entzündung – oder durch Verkalkungen geschädigt sein. Entweder lässt die Klappe dann das Blut nicht richtig in die Gefäße fließen, oder sie ist undicht, das Blut fließt zurück. Mit der Zeit wird das Herz dann überlastet.

Neben den Zürcher Herzspezialisten suchen auch Forschungsgruppen in Boston, Berlin, Hannover und Jena nach einem tauglichen Herzklappenersatz aus körpereigenem Gewebe. Jährlich müssen weltweit rund 275000 Herzklappen ersetzt werden, derzeit entweder durch mechanische Klappen aus Metall oder Kunststoff oder durch Klappen aus tierischem Gewebe. Alle haben erhebliche Nachteile: Patienten mit mechanischen Klappen müssen wegen eines erhöhten Embolierisikos lebenslang Gerinnungshemmer einnehmen. Das steigert die Gefahr von Magen- und Hirnblutungen. Klappen aus tierischem Gewebe funktionieren nur 8 bis 12 Jahre, es werden also Folgeoperationen erforderlich.

Diese Probleme wollen Hoerstrup und Zünd lösen, indem sie für die Patienten Ersatzklappen aus deren eigenem Gewebe züchten. Dazu entnehmen sie zunächst Zellen aus dem Blut oder Knochenmark der Kranken und lassen sie dann in einem Brutschrank bei 37 Grad auf einem Kunststoffgerüst, das der Form einer Herzklappe nachempfunden ist, zu neuem Gewebe heranwachsen. Ähnlich haben bereits viele Forscher versucht, körpereigene Herzklappen zu züchten – nicht immer mit Erfolg.

Der Trick der Zürcher: Sie lassen die Zellen in einem Kreislauf mit Nährflüssigkeit wachsen, der den natürlichen Blutkreislauf simulieren soll. Zusätzlich versetzt eine Silikonmembran die Flüssigeit in pulsierende Bewegung. So werden die Zellen im "Bioreaktor" regelmäßig mechanischem Druck und Zug ausgesetzt. Das prägt offenbar: Die Zellen teilen sich nicht nur, sie verändern sich allmählich und produzieren Eiweiße, die auch in natürlichen Herzklappen vorkommen. Die Kollegen staunten, als Hoerstrup 1999 eine erste Studie mit dem neuartigen Bioreaktor präsentierte, in dem sich die Zellen unter Zug und Druck tatsächlich in Herzklappenzellen umwandelten – etwas, was man im Reagenzglas vorher noch nie beobachtet hatte.

Auf die Idee waren die Zürcher Forscher durch den US-amerikanischen Zellbiologen Donald Ingber gekommen, dem Hoerstrup Mitte der neunziger Jahre an der Harvard Medical School begegnet war. Ingber war überzeugt, dass Veränderungen in den Zellen wie Zellteilung oder Differenzierung nicht in erster Linie durch biochemische Prozesse, sondern durch mechanische Kräfte ausgelöst werden.