Aus der Praxis der Organzüchter:
Neues Hüftgelenk aus dem Reagenzglas
Forscher regen Knochen zur Bildung neuer Zellen an — Fortschritte bei der Entwicklung von Biomaterialien
Von Thomas A. Friedrich
Brüssel — Als Alternative zur Gentechnologie können Biomaterialien menschliche Haut und Knochen regenerieren. Mehr noch, die moderne Wissenschaft des Bio-Engineering wird künftig sogar menschliche Organe wie Leber oder Niere ersetzen können. „Innerhalb von nur drei Wochen gelingt es uns, aus einem Briefmarken-großen Stück gesunder Hautzellen im Labor künstliche Haut für die gesamte Oberfläche eines erwachsenen Menschen herzustellen“, erklärte Alessandra Pavesio in Brüssel unlängst die jüngsten Erfolge des „tissue engineering“.
Am Bio-Polymer-Institut im oberitalienischen Abano Terme entwickelt die Biomedizinerin — gefördert mit EU-Forschungsgeldern – biologisch abbaubare Matritzen, die es ermöglichen, dass menschliche Haut über schweren Verbrennungen oder chronischen Geschwüren wieder nachwächst. Gemeinsam mit belgischen, englischen und deutschen Kollegen gelang es, Biomaterialien herzustellen, die so genannte Fibroblast-Zellen und Epidermus-Zellen vereinen und die menschliche Haut vollwertig ersetzen.
Bereits mehr als 1600 Patienten — vor allem Kindern – mit lebensbedrohenden Verbrennungen und Diabetes-Kranken mit offenen Geschwüren blieb dank dieser Biomaterialforschung eine Amputation von Füßen oder Beinen erspart. Weltweit besteht ein großer Bedarf an Biomaterial als Hautersatz. Rund 50 000 Menschen erleiden jährlich hochgradige Verbrennungen, woran zehn Prozent sterben. Ein Prozent der Weltbevölkerung weist Beingeschwüre auf.
Hoffnung für Hüftgelenk-Leidende kommt von der niederländischen Universität Twente nahe Utrecht. Professor Clemens van Blitterswijk koordiniert das EU-Projekt „Isobone“ von sieben Wissenschaftlerteams aus vier europäischen Staaten. Ziel der gemeinsamen Forschungsanstrengungen ist es, in nicht allzu ferner Zukunft die herkömmlichen Hüftgelenkoperationen überflüssig zu machen.
Anstatt Kunststoff-, Keramik- oder Metallgelenke operativ einzusetzen, will Blitterswijk Knochendefekte mit Hilfe von Knochen bildenden Zellen kurieren. Das menschliche Skelett soll zur Regeneration schadhafter Knochenteile selbst angeregt werden. Aus speziellen Keramikmolekülen und Polymerverbindungen gelang es, ein Biomaterial herzustellen, das dem mineralischen Knochenaufbau des Menschen vergleichbare Eigenschaften aufweist.
„Knochen haben die besondere Eigenschaft, hart wie ein Felsen und gleichzeitig biegsam wie ein Bogen zu sein“, erklärt der niederländische Wissenschaftler. Im Rahmen der „Osteovitro-Technologie“ entwickeln sich innerhalb von drei Wochen rund 200 Millionen Knochen bildende Zellkulturen, die mit Stammzellen von Patienten nach rund weiteren vier Wochen lebende Knochenzellen aufbauen. Diese Zellkulturen ermöglichen beim Patienten eine natürliche Knochenbildung. „In weniger als zehn Jahren werden Metallimplantate als Gelenkersatz in Hüften der Vergangenheit angehören“, so Blitterswjik.
Zukunftsmusik bedeuten auch die Arbeiten an Biomembranen zur Herstellung von Biohybrid-Organen. Sie sollen Patienten in Zukunft helfen, die Wartezeiten auf knappe Spenderorgane zu verkürzen. Biohybride unterstützen bei Nieren- oder Leberversagen die Organe in ihren lebenserhaltenden Funktionen. Biotechnologisch hergestellte Gewebestrukturen sind geeignet, die aktiven Funktionen von Organzellen zu übernehmen. „Wir entwickeln maßgeschneiderte Membranen, die normale Funktionen zum Beispiel eines Nierengewebes ermöglichen und keine Abstoßungsreaktionen auslösen“, erklärt Thomas Groth vom GKSS-Forschungszentrum in Berlin-Teltow. Versuche mit einer künstlichen Biohybrid-Leber werden derzeit am Virchow-Klinikum in Berlin und an der medizinischen Hochschule Hannover durchaus Erfolg versprechend durchgeführt.
Hohoho - here we go!
Keine einzige Heilung durch Gentherapie!
Dieses langweilige Argument der schon heute morgen vorgestrig sein Wollenden ist spätestens jetzt durchgeritten.
Gentechnik heilt Kinder von gefährlicher Erbkrankheit
Pariser Ärzten gelingt medizinischer Durchbruch
Paris — Zum ersten Mal sind mit Hilfe der Gentechnik Kinder geheilt worden, die an einer schweren Immunschwächekrankheit gelitten haben. Im Pariser Kinderkrankenhaus Necker war es den Medizinern gelungen, den entsprechenden genetischen Defekt zu beheben, an denen die Kinder seit ihrer Geburt litten.
Bisher lebten diese Kinder in hermetisch abgesperrten keimfreien Krankenhausräumen. Jeder Virus oder jede Mikrobe hätte für sie tödlich werden können. Französischen Forschern gelang es dann vor einem Jahr, durch Spritzen ins Rückenmark das fehlerhafte Gen so zu modifizieren, dass die angeborene Immunschwäche immer stärker zurückging. Insgesamt fünf Kinder wurden im Hospital Necker von Professor Alain Fischer auf diese Weise behandelt.
Zwei der fünf Kleinkinder gelten inzwischen als geheilt und konnten aus dem Krankenhaus entlassen werden. Sie leben jetzt wieder ganz wie normale Kleinkinder bei ihren Eltern. Bei zwei weiteren ist die Heilung so gut wie abgeschlossen. Ein fünftes Kind befinde sich noch mitten im Heilungsprozess.
Von der vererbten Immunschwäche DICS X1 sind vor allem Jungen betroffen. Statistisch kommt auf 150 000 Geburten ein krankes Kind. In Frankreich werden im Durchschnitt in jedem Jahr fünf Kinder mit dieser genetisch bedingten Immunschwäche geboren.
„Das ist der erste wirkliche Beweis, dass Gentechnik ein großer Fortschritt sein kann,“ erklärte Professor Fischer in Paris, nachdem die renommierte amerikanische Fachzeitschrift „Science“ einen Artikel über die medizinische Weltpremiere der französischen Ärzte veröffentlicht hatte. SAD
Zur Funktionsweise dieser Therapie:
Liege ich richtig, daß die Knochenmarkspritzen bei diesen Kindern regelmäßig erfolgen müssen, um entsprechende gesunde Zellen nachzuproduzieren?
Bzw. wo wird "dieses Gen modifiziert"? Im Knochenmark selbst?
Nein.
Dann würde der Begriff 'Heilung' keine Verwendung finden.
Stammzellen werden wohl recht locker gespritzt werden können. Schließlich existiert kein nennenswertes Immunsystem, entsprechend spielt die Abstoßungsproblematik keine Rolle.
Letztere Vermutung beschreibt die bisherige Therapie, Knochenmarkstransplantation.
Vom Leben im Sterilzelt befreit
(Biologie, Medizin)
Severe combined immunodeficiency (SCID) X1 ist eine lebensbedrohliche Krankheit, die mit dem X-Chromosom vererbt wird. Durch den Gendefekt bilden Betroffene so gut wie kein Immunsystem aus. Patienten, die unter dieser Erbkrankheit leiden, dürfen daher unter keinen Umständen mit pathogenen Viren oder Bakterien in Berührung kommen und müssen ihr gesamtes Leben in einer streng kontrollierten, sterilen 'Blase' verbringen. Allein durch eine Knochenmarkstransplantation konnte ihnen bisher geholfen werden. Eine neu entwickelte Gentherapie, die eine gesunde Kopie des defekten Gens in den Körper der Patienten einbringt, soll das Immunsystem aufbauen und die schwere Krankheit somit vollständig heilen. Durch diesen Ansatz konnten bereits zwei Kleinkinder aus ihrem sterilen Gefängnis befreit werden.
Die volle Wahrheit verbirgt sich wohl hier:
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Frischer als ein Saurier:
Ausgerotteter Tasmanischer Tiger soll geklont werden
Sydney (dpa) - Australische Wissenschaftler wollen den seit 64 Jahren ausgestorbenen tasmanischen Tiger klonen. Anlass zur Hoffnung gebe die DNA-Probe eines Welpen, der 1886 in Alkohol eingelegt wurde, sagte Projektleiter Don Colgan in Sydney. Die Tiere waren von den Siedlern gnadenlos ausgerottet worden, weil sie ab und zu Schafherden angriffen. Der letzte tasmanische Tiger, der so wegen seiner tigerähnlichen Streifen genannt wurde, starb 1936 in Hobart in einem Zoo.
In dem Zusammenhang ist es vielleicht von Interesse, daß es an der Ausrottung des tasmanischen Tigers (den man besser Beutelwolf nennt, weil er Hunden ähnlicher ist, als Katzen) immer stärkere Zweifel gibt. Immer wiederkehrende Berichte von Touristen, die behaupteten ein Tier gesehen zu haben, dessen Beschreibung haargenau auf den Beutelwolf paßte, hat man jedesmal als Irrtum zu den Akten gelegt. Das hat sich letztes Jahr geändert, als auch ein Wildhüter einem solchen Tier begenet ist.
Die Möglichkeit, daß es noch freilebende Beutelwölfe gibt erhöht die Chancen diese Art zu retten gewaltig. Mit dem Kloning allein ist es nämlich nicht getan. Es gibt zahlreiche Fälle, in denen eine Auswilderung von Tieren nicht möglich war, weil ihnen in der Gefangenschaft lebenswichtige Verhaltensweisen abhanden gekommen waren, die nicht vererbt sondern erlernt werden. Einem geklonten Beutelwolf könnte das gleiche Schicksal bevorstehen, wenn es nicht gelingt ihm das Verhalten beizubringen, welches für seine Art typisch war.
PS: Wenn das Cloning des beutelwolfes gelingt, könnte das der Startschuß für eine Wiederbelebung von zahlreichen anderen Tierarten sein von denen es nur noch Präparate gibt. Die Finanzierung derartiger Projekte dürfte gesichert sein. Welcher Zoo wäre nicht schaft darauf Dronten, Mammuts oder Säbelzahntiger sein Eigen zu nenen?
Gentechnik Special auf Welt-Online.
Um nochmal auf die oben angesprochene Immunkrankheit zurückzukommen:
Gehe ich Recht in der Annahme, dass bisher die Knochenmarktransplantation die Ultima ratio war ?
Wenn pluripotente Stammzellen transplantiert wurden, die sich ja in den Knochen ansiedeln, um neues funktionsfähiges Knochenmark zu bilden, warum sollte das nicht ausreichen ? Ist die Knochenmarktransplantation dann nicht die "einfachere" Methode ?
Bei bestimmten Leukämieformen kann per Transplantation auch eine Heilung erfolgen.
Sehe ich das falsch, oder wird durch den genetischen Defekt das neue Transplantat wieder zerstört ? Wo genau sitzt das defekte Gen und wie wird es durch die neue Methode eliminiert ?
Gehe ich Recht in der Annahme, dass bisher die Knochenmarktransplantation die Ultima ratio war ?
Ja.
Wenn pluripotente Stammzellen transplantiert wurden, die sich ja in den Knochen ansiedeln, um neues funktionsfähiges Knochenmark zu bilden, warum sollte das nicht ausreichen ?
Gute Frage.
Ich weiß es nicht. Und habe noch keine detaillierten Informationen gefunden. Such doch mal!
Das transplantierte Knochenmark ist auf das Gewebe des Spenders geeicht und betrachtet den Empfänger als "fremd". Deshalb ist permanente Immunsuppression notwendig.
Das könnte man nur mit der Transplantation von fötalem Knochenmark umgehen. Das steht aber nicht zur Verfügung.
*vor den Kopf hau*
Das liegt ja auf der Hand!
(Man sollte neben der Forerei nicht arbeiten.)
Wenn doch kein Immunsystem vorhanden ist, kann denn es dann vom Körper trotzdem zu einer Abstoßungsreaktion kommen? Außerdem wäre ja auch ein kompatibler Spender möglich...
Es ist das transplantierte Immunsystem, das die Abstoßungsreaktion gegen den Gastkörper macht. Und das ist immunkompetent. Mit geeigneter Spenderauswahl kann man die Reaktion aber deutlich vermindern.
Das klingt einleuchtend !
Hast Du eine Ahnung, wie diese andere Methode genau funktioniert, wo das defekte Gen sitzt, wie es "ersetzt" wird....
In dem von mir gefundenen Fragment auf französisch, stand glaube ich etwas von Retroviren, die wohl verwendet werden, um das neue Gen zu transportieren (?) und etwas mit "gamma", evtl Gamma-Globulin ?
Wo genau sitzt das defekte Gen und wie wird es durch die neue Methode eliminiert?Die Frage SoHos ist immer noch offen und würde mich wirklich interessieren. Denn das ist der link, den ich bei der Gentherapie ganz grundsätzlich so überhaupt nicht verstehe.
Ich weiß es nicht.
Das Schöne aber ist ja, daß das Virus davon 'lebt', sich so einzubauen, daß es funktional ist.
Das gilt dann für das Huckepackgen gleich mit.
Apropos Huck, oder Stupid: Die können uns wahrscheinlich mit Details bedienen ohne Ende.
(Oder Arno. Aber der - scheint verschollen.)
Kommt darauf an, was ihr wissen wollt. Zur Heilung des speziellen genetischen Defektes im zitierten Artikel kann ich nicht mehr sagen, als dort steht, aber ich könnte mich ein wenig über die Arbeitsweise von Retrovieren auslassen:
Ursprünglich galt es in der Genetik als Dogma, daß der Informationsfluß innerhalb der Zelle nur von der DNS zur Boten-RNS, nicht aber umgekehrt laufen kann. Die Existenz von RNS-Vieren, welche beispielsweise Tumore auslösen, galt deshalb lange Zeit als umstritten. Das änderte sich aber, als 1970 das Enzym Reverse Transcriptase enteckt wurde, welches RNS in DNS umwandelt, die dann in die Erbinformation aufgenommen wird. Die RNA-Vieren, deren Funktion man nunmehr verstand, wurden draufhin in Retrovieren (vermutlich nach Reverse Transcriptase) umbenannt.
Da Retroviren die Erbinformation einer lebenden Zelle gezielt verändern, wurden sie besonders für die Gentechnik interessant. Wenn man einen Retrovirus entschärft und es dazu bringt zusätzlich zu seiner eigenen Erbinformation (oder anstelle derselben) ein von den Ärtzten ausgewähltes Gen in einen bestimmten Zelltyp zu pflanzen, hätte man das ideale Werkzeug zu Behandlung von Erbkrankheiten. Wenn der von SoHo zitierte Artikel stimmt, scheint dem Pariser Ärtzteteam genau das gelungen zu sein. Wenn die Behandlung zudem erfolgreich ist, wäre das der entscheidende Durchbruch zur schonenden und endgültigen Heilung bisher als unheilbar eingestufter Krankheiten.
Über das "gamma" kann ich momantan nichts sagen, als daß es ein griechischer Buchstabe ist, mit dem Naturwissenschaftler sehr großzügig umgehen. Wie SoHo vermutet hat, könnte es dabei tatsächlich um Gammaglobulin gehen, welches als Antikörper gegen Polypeptide in Erscheinung tritt, aber ebenso könnten in diesem Zusammanhang auch Gamma-Interferone (T-Lymphozyten) oder Gamma-Herpesvieren (z.B. als Ausgangsmaterial für die Retrovieren) gemeint sein.
Wie sieht es mit der Immunreaktion fötaler Stamzellen aus der Nabelschnur aus, Huck?
Stupid,
das heißt, daß man Gendefekte grundsätzlich nur an spezifischen Orten in Körper reparieren würde.
Die an dieser Immunkrankheit Erkrankten hätten dann im Knochenmark eine andere Erbinformation als in sonstigen Zellen?
Das ist richtig.
Es werden nur die Zellen befallen, die das jeweilige Retrovirus 'mag'.
Das kann gelegentlich sinnvoll sein.
Wenn ich zB eine Zelle überreden möchte, Insulin zu produzieren. Das soll ja nun wirklich nicht jede.
Gelegentlich mag es ärgern. ZB, wenn ich allgemein Telomere verlängern möchte.
Auf jeden Fall sind die Veränderungen nicht vererblich, solange ich die Keimzellen außen vor lasse.
(Gleiches triff auch auf jede Deiner Zellen zu, die bereits heute mit irgendeinem Virus infiziert sind. Und das dürften nicht wenige sein.)
Das änderte sich aber, als 1970 das Enzym Reverse Transcriptase enteckt wurde, welches RNS in DNS umwandelt, die dann in die Erbinformation aufgenommen wird. Die RNA-Vieren, deren Funktion man nunmehr verstand, wurden draufhin in Retrovieren (vermutlich nach Reverse Transcriptase) umbenannt.
Nach diesem Prinzip arbeitet meines Wissens nach ja auch das HI-Virus, leider mit der Folge der Zerstörung des Immunsystems.
Was mich noch stört, in dem oben verlinkten Artikel wurde von Spritzen ins RÜCKENMARK gesprochen. Das kann ich mir aber nicht vorstellen. Ist das in diesem Fall korrekt ?
Beim Spritzen ins Rückenmark geht man zwar immer das Risiko einer Querschnittslähmung ein, aber möglich ist es schon (und wird auch praktiziert). Im Falle einer lebensgefährlichen Immunstörung ist dieses Risiko beispielsweise gerechtfertigt.