 Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv Ein künstliches Bein wachsen lassen
20.06.2015
Unsere Beine und Arme bestehen aus Muskeln, Knochen, Knorpel, Blutgefäßen, Bändern, Haut, und all das ist so geschickt miteinander verbunden, dass es einfacher erscheint, einen verlorenen Arm oder ein verlorenes Bein durch eine vollständig künstliche Prothese zu ersetzen, als zu versuchen, die Natur zu wiederholen exakt. Doch genau das ist Forschern des Massachusetts General Hospital gelungen, denen es gelang, ein Glied aus Zellmaterial nachzubilden. Bisher sprechen wir zwar nicht von menschlichen Händen und Füßen, sondern von der Pfote einer Ratte.
Die Essenz der Arbeit war wie folgt. Wie Sie wissen, gibt es neben Zellen in allen Organen und Geweben auch eine interzelluläre Matrix, die aus Proteinen, Glykoproteinen, Lipiden usw. besteht. Die Matrix hilft der Zellmasse, ihre Form zu behalten, und bildet so etwas wie ein Gerüst, für das Zellen dienen können festhalten. Sie können mit speziellen Reinigungsmitteln entfernt werden, und der Rahmen selbst bleibt intakt. Und so spülten Harald Ott (Harald C. Ott) und seine Kollegen das Waschmittel durch das Vorderbein, das einer toten Ratte entnommen wurde, und reinigten es von allen Zellen, aber so, dass die Matrix aus Blutgefäßen und Muskeln an Ort und Stelle blieb. Der Eingriff dauerte 52 Stunden, und was mit der Pfote passiert ist, können Sie hier sehen. Das Ergebnis war so etwas wie eine dreidimensionale Gliedmaßenkontur, die nun mit neuem Zellinhalt gefüllt werden musste.
Die Pfote wurde in einen Bioreaktor gegeben, in dem sie Zellen wachsen lassen sollte. Zuerst wurden sie separat gezüchtet und dann in ein "leeres" Glied injiziert: Die Zellen, die die Gefäße wiederherstellen sollten, wurden in die Matrix gelegt, die von den Venen und Arterien übrig geblieben war, diejenigen, die die Muskeln wiederherstellen sollten, waren es in die Muskelmembranen injiziert. Nach fünf Tagen wurde das Glied mit einem schwachen elektrischen Strom behandelt, damit die Muskelzellen die richtigen Muskeln bildeten, und nach zwei Wochen überprüften sie, was passiert war.
In einem Artikel in Biomaterials schreiben die Autoren, dass sowohl Gefäß- als auch Muskelzellen alles richtig gemacht haben. Der Fuß der Ratte erhielt neue Gefäße und neue Muskeln, und als er in eine andere Ratte transplantiert wurde, sorgten die Gefäße für Blutzirkulation und die Muskeln zogen sich als Reaktion auf die elektrische Stimulation zusammen – der Fuß beugte sich am Handgelenk und beugte die Phalangen der Finger. Es ist jedoch erwähnenswert, dass die Pfote keine Nerven hatte, sodass die Ratte das neue Vorderbein nicht kontrollieren konnte. Forscher werden in naher Zukunft an der Wiederherstellung des Nervensystems arbeiten, damit das transplantierte Glied gefühlt und kontrolliert werden kann.
An sich ist die Transplantation eines Arms oder Beins von einer Person auf eine andere nicht mehr neu, aber in diesem Fall ist es oft notwendig, die Immunität zu beruhigen, die das neue Glied als Fremdkörper angreift. Mit Hilfe von Vorläuferzellen, die dem Patienten selbst entnommen wurden, wäre es möglich, alle notwendigen Gewebe des Beins oder Arms zu züchten, aber hier stellt sich ein weiteres Problem: wie man diese Gewebe richtig organisiert. Bisher war es nicht möglich, ein Glied von Grund auf neu zu züchten (es sei denn, Sie versuchen, es auf einem 3D-Drucker zu drucken), aber Sie können versuchen, eine Art Rahmen zu verwenden. Natürlich kann es auch Probleme mit dem Immunsystem geben, aber keineswegs so wie bei einer Transplantation des gesamten Beins oder Arms mit all seinen Zellen.
Übrigens ist es den Autoren der Arbeit auf die gleiche Weise gelungen, den Vorderarm des Pavians von Zellen zu reinigen, sodass er nur noch richtig mit menschlichen Muskel-, Nerven- und Epithelzellen "ausgestopft" werden muss - und der neue Arm wird sei bereit.
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