medizin Herz, wachs’ nachSeite 2/2

Zurück in Zürich, machte Hoerstrup sich 1996 zusammen mit Zünd daran, Ingbers Ideen umzusetzen. Anstelle der herkömmlichen Anordnung, in der ein Kunststoffgerüst mit Zellen besiedelt wird, entwickelte er einen Rahmen, spannte das Polymergerüst darin ein und ließ die Bindegewebszellen unter Zug wachsen. Und tatsächlich: Nach sieben Tagen hatten sich die Zellen nicht nur vermehrt, sondern auch reichlich Kollagenfasern gebildet. Bereits vor einigen Jahren hat Hoerstrup mit der neuen Technik fünf Lämmern die Herzklappen ersetzt.

Inzwischen gedeihen in den Zürcher Bioreaktoren nicht nur Herzklappen; auch Blutgefäße wurden aus körpereigenen Zellen in dem Tank gezüchtet und bei Lämmern eingesetzt. Hoerstrups Team hatte den Tieren im Alter von drei Monaten Lungenarterien eingepflanzt, durch die das Blut von der rechten Herzkammer zur Lunge fließt. Seit mehr als zwölf Monaten leben die Tiere nun mit diesen Arterien, und es geht ihnen sehr gut. Schafe haben von Natur aus einen hohen Kalziumstoffwechsel, der, ähnlich wie bei einer Arteriosklerose, zu einer schnellen Verkalkung und zur Schädigung von Herzklappen und Blutgefäßen führen kann. Damit sind sie ein ideales Modell.

Einzigartig ist, dass die Labor-Arterien genau wie die Ersatz-Herzklappen aus früheren Studien mit den Tieren mitgewachsen sind. Doch nicht nur das; wie Hoerstrup bereits nach den ersten fünf behandelten Lämmern durch mikroskopische Untersuchungen bestätigen konnte, wurde das Gewebe der Labor-Herzklappen demjenigen ihrer natürlichen »Vorbilder« immer ähnlicher. Bestand es nach zweiwöchiger Aufzucht im Labor lediglich aus Kollagenfasern und einem weiteren Klappen-Eiweiß, dem Proteoglykan, so wiesen die Klappen nur fünf Monate nach der Transplantation bereits die typische »Sandwich«-Struktur auf: oben Kollagen, das mit der nötigen Steifheit den guten Verschluss der Klappen garantiert; in der Mitte das schwammartige Proteoglykan und auf der Unterseite eine dritte Eiweißschicht aus Elastin, das die Klappen flexibel macht. Außerdem hatte sich das Gerüst aus körperverträglichem Kunststoff, das der Klappe ursprünglich ihre Form verlieh, vollständig abgebaut. Die Labor-Klappe, so Hoerstrup, »war nach fünf Monaten von der natürlichen Herzklappe nicht mehr zu unterscheiden«.

Die Aussicht auf maßgefertigte, nachwachsende Herzklappen ist so bestechend, dass andere Wissenschaftler sich ebenfalls an dem Projekt versuchen. So experimentieren Ärzte an der Klinik für Herz-, Thorax- und Gefäßchirurgie in Jena mit diesem Ansatz. Das Team um den Herzchirurgen Thorsten Wahlers benutzt als Ausgangsmaterial Herzklappen von Schweinen. Die Forscher lösen zunächst alle Zellen aus den Klappen heraus, bis nur noch das Stützgerüst aus Bindegewebe übrig ist. Diese Form wird in einen Tank gehängt, in dem Zellen aus den Venen von Schafen schwimmen. Die Zellen nisten sich in dem Gerüst ein und bilden, wie in Zürich, unter wechselndem Druck natürliche Strukturen. Auch in Jena wurden schon einige Schafe behandelt. Da die Chirurgen die Ersatzklappen (aus Kostengründen) nicht an der natürlichen Stelle implantieren konnten, sondern an einer leicht zugänglichen Stelle im Blutkreislauf, waren die Klappen nicht den richtigen Druckschwankungen ausgesetzt. Das hatte Folgen: Manche Klappensegel waren an den Rändern zusammengewachsen und schlossen nicht gut. Wahlers ist deshalb skeptisch: »Es wird sicher mindestens noch zehn Jahre dauern, bis man so etwas am Menschen einsetzen kann.« Und der Herzchirurg hat noch andere Bedenken: »Die neue Methode muss sich an den leidlich funktionierenden herkömmlichen Klappenmodellen messen lassen.« Erst wenn sie so gut seien wie die vorhandenen Modelle, könne man Patienten den Risiken der neuen Methode aussetzen.

Trotz aller Rückschläge arbeiten die Wissenschaftler weiter an dem Projekt. Wenn der natürliche Ersatz ausgereift ist, sollen mit der in Zürich entwickelten Technik vor allem bei angeborenen Herzfehlern Herzklappen und Blutgefäße repariert werden. Durch eine Ultraschalluntersuchung lässt sich bereits vor der Geburt feststellen, ob der Fötus einen Herzfehler hat; jedes 300. Neugeborene kommt damit auf die Welt. Bei einer solchen Diagnose könnte man dem Fötus Blut abnehmen und mit den darin enthaltenen Stammzellen im Bioreaktor das nötige Gewebe nachwachsen lassen. »Idealerweise steht dann zum Zeitpunkt der Geburt das Implantat zur Verfügung«, sagt Hoerstrup.