Es ist eine der größten Hoffnungen der Medizin: Tissue-Engineering. Gemeint ist die Gewebezucht in der Petrischale, also gezüchtete Herzen, Lebern, Nasen und Knochen. Die neuen Organe entstehen in der Regel so: Einige Wochen vor einer Transplantation werden dem Patienten Zellen entnommen, entweder aus dem zu behandelnden Organ oder, wenn es sich um Stammzellen handelt, auch aus einem anderen Gewebe. Im Labor wachsen sie dann in einer roten Nährstofflösung aus Zucker, Aminosäuren und Signalstoffen heran. Anschließend tragen Biotechnologen und Mediziner die Zellen auf schwammartige tierische oder synthetische Gerüste auf, die die Umgebung im Körper nachbilden. Nach kurzer Zeit können die zusammengewachsenen Konstrukte wieder in den Körper eingesetzt werden.

Noch halten die Implantate aus der Petrischale nicht mit der Komplexität echter Organe mit. "Es dauert, bis Fortschritte erzielt werden, aber man spürt eine Aufbruchstimmung innerhalb der Forschung", sagt Michael Sittinger vom Berlin-Brandenburger Centrum für Regenerative Therapien (BCRT). In den letzten Jahren gelang es Forschern zwar, unterschiedlichste "Mini-Organe" zu züchten, die zunächst etwa für Medikamententests genutzt werden können. Menschen können heute aber nur Teile eines Organs transplantiert bekommen, ein ganzes Herz oder eine komplett neue Nase hingegen nicht. In Zukunft soll das möglich sein.

Neben dem BCRT sind Dresden und Leipzig besonders starke Forschungsstandorte auf dem Gebiet. Als Weltspitze gilt das Wyss Institute in Harvard. Wer sich mit Tissue-Engineering möglichst früh im Studium beschäftigen möchte, kann etwa Biotechnologie studieren. Carsten Werner vom Leibniz-Institut für Polymerforschung in Dresden sagt: "Biologen, Materialwissenschaftler, Chemiker und Mediziner arbeiten oft miteinander in einem Labor." Deshalb sei es wichtig, sich zumindest Grundkenntnisse der verschiedenen Disziplinen anzueignen. Biologen erforschen etwa die Gewinnung der Zellen, während Ingenieure bessere Gerüste entwickeln. Beide arbeiten aber gemeinsam an einer Sache und müssen sich darüber verständigen können. Wie ist der Stand in der Forschung?

Auge

Gegen Krankheiten, die die Netzhaut beschädigen und zur Erblindung führen, können konventionelle Therapien kaum helfen. Daher sehen Experten wie Carsten Werner aus Dresden im Tissue-Engineering eine große Hoffnung, Blinde wieder sehen zu lassen. Experimentiert wird mit der Transplantation verschiedener Arten von Zellen in die beschädigte Netzhaut. Schwierig ist es, die Zellen sicher an ihren Zielort zu bringen und sie dort zu integrieren. Die verschiedenen Ansätze sind noch im experimentellen Stadium, doch es wurden bereits erste Versuche bei Menschen gemacht.

Nase

Die Nase besteht zu großen Teilen aus Knorpel, ein Gewebe, das sich nach einer Beschädigung kaum selbstständig regenerieren kann. Tissue-Engineering ist hier vielversprechend, es sind bereits verschiedene Methoden im klinischen Einsatz. Dabei entnehmen Mediziner dem Patienten Knorpelzellen, vermehren sie im Labor und spritzen sie dem Patienten wieder. Auch bei größeren Eingriffen brachte Tissue-Engineering Erfolge: Einfache Implantate konnten etwa nach der Entfernung von Tumoren aus der Nase eingesetzt werden. Dazu trägt man die vermehrten Zellen auf einen Stützstoff auf, der zurechtgeschnitten und in einer Operation eingepflanzt wird.

Herz

An das Herz werden hohe mechanische Anforderungen gestellt – und es muss auf Anhieb voll funktionieren. Kurzfristig erfolgversprechender als ein gezüchtetes Herz ist daher die Injektion von einzelnen Zellen zur Unterstützung, zum Beispiel bei Herzmuskelschwäche. Dazu laufen bereits klinische Studien. Es ist schwierig, Stammzellen in Herzmuskelzellen umzuprogrammieren, daher forscht etwa Michael Sittinger vom BCRT daran, Herzzellen zu vermehren. Um später auch größere Komponenten einsetzen zu können, muss die Forschung auch das Problem der Versorgung lösen: Muskelgewebe wie im Herz hat einen hohen Bedarf an Sauerstoff, der im Körper durch Arterien transportiert wird. Im Labor muss also ein adäquater Ersatz für Arterien gefunden werden, sonst ist das Herz schnell unterversorgt. Bis es so weit ist, kann Tissue-Engineering hier noch nicht wirklich weiterhelfen.