Tissue statt Titan

5. September 2008
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Ein Prozent der Säuglinge in der westlichen Welt kommt mit einem Klappenvitium in Form einer Stenose oder Insuffizienz zur Welt. Da die oftmals notwendigen Ersatzklappen nicht mitwachsen, müssen sie bis zum Erreichen des Erwachsenenalters mehrfach ausgetauscht werden. Mittels Tissue-Engineering könnten diese Eingriffe überflüssig werden.

Die Kinder trifft ein schweres Los, denn alle Versuche, den angeborenen Defekt mit mechanischen Herzklappen oder der biologischen Variante vom Schwein in den Griff zu bekommen, sind mit lebenslangen Einschränkungen verbunden. Die Patienten sind ein Leben lang auf blutverdünnende Medikamente angewiesen. Von einer sorglosen Kindheit kann da nicht die Rede sein. Die künstlichen Implantate bergen zudem das Risiko, abgestoßen zu werden bzw. zu verkalken. Noch gravierender für Kinder ist, dass die Klappen nicht mitwachsen. Das heißt, dass ein junger Patient mit vier Operationen im Laufe der Jugend rechnen muss – meist am offenen Herzen. Eine mitwachsende Herzklappe aus körpereigenem Gewebe wäre die optimale Lösung für die Kleinen. Wissenschaftler auf der ganzen Welt hoffen, dass sich mit Tissue Engineering dieser Wunsch in ein paar Jahren realisieren lässt. Deutschland ist auf diesem Gebiet federführend in Europa und gleichauf mit den USA, berichtet Dr. Stefan Jockenhövel gegenüber DocCheck.

Herzklappe im Spritzgussverfahren

Dr. Stefan Jockenhövel, bis 2005 Herzchirurg u.a. an der Uniklinik in Zürich, ist Abteilungsleiter der Arbeitsgruppe “Cardiovascular Tissue Engineering” am Lehrstuhl für Angewandte Medizintechnik der RWTH-Aachen. Er und sein Team haben bereits Erfolge bei der Entwicklung einer mitwachsenden Herzklappe mit einem speziell entwickelten Spritzgussverfahren zu verzeichnen. Werkzeugmaschinenbauer bedienen sich normalerweise dieses Verfahrens, um Formteile, beispielsweise aus Kunststoff, für den industriellen Einsatz zu gießen. Da in dem Team auch Ingenieure mitarbeiten, ist die Übertragung des Begriffs auf die Herzklappen nicht weiter verwunderlich. Denn das A und O ist die Stützstruktur bzw. die Gußform, die dafür sorgt, dass kultivierte Zellen sich zu einer natürlichen Klappen-Struktur konditionieren. Zellspender können Venen, Arterien oder bei der Geburt eines herzkranken Kindes insbesondere die Nabelschnur sein. Der erste Schritt ist die Isolierung und anschließende Kultivierung einer ausreichenden Zahl von vaskulären Zellen. Parallel dazu wird von den Aachenern eine Fibringel-Matrix aus Eigenblut des Patienten vorbereitet. Zusammen mit den kultivierten Zellen wird das Ganze, vereinfacht dargestellt, in Form gegossen und anschließend im Bioreaktor weiter gezüchtet. Nach rund drei Monaten ist eine komplett körpereigene Herzklappenprothese für die Implantation fertig. In Tierversuchen hat sich das Verfahren von Jockenhövel & Co bereits bewährt.

Herzklappenforschung mit diversen Ansätzen

An Herzklappen aus körpereigenem Gewebe wird in Deutschland auch am Deutschen Herzzentrum Berlin (DHZB) und an der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) gearbeitet. Das Grundprinzip, das heißt die Verwendung von körpereigenen bzw. autologen Zellen, ist bei allen drei Forschungsgruppen vergleichbar. Grundlegende Unterschiede gibt es bei der Wahl der Stützstruktur bzw. des Trägermaterials. Die Berliner Herzchirurgen setzen dafür ein biodegradierbares Polymer ein, das mit Zellen besiedelt wird. Bei Neugeborenen mit Herzfehler verwenden sie ebenfalls Nabelschnurgewebe. Für Jugendliche sollen geeignete Zellen aus dem eigenen Knochenmark isoliert werden. Einen ähnlichen Ansatz verfolgen britische Mediziner an der Imperial College London. In Hannover, so Jockenhövel, werden dezellularisierte Schweineklappen als Matritze aufbereitet und mit Zellen, die aus dem eigenen Blut gewonnen werden, besiedelt. Erfolgreiche Forschungsergebnisse kommen auch aus der Uni Zürich, wo mit Hilfe von Stammzellen aus menschlichem Fruchtwasser Herzklappen gezüchtet werden. Die Beispiele ließen sich fortsetzen. “Unser Forschungsprojekt an der RWTH ist allerdings das einzige, das sich eine vollständig körpereigene Herzklappenprothese zum Ziel gesetzt hat”, betont Jockenhövel.

EU-Regulierung als Hindernis

Der Aachener Forscher hofft, dass herzkranke Kinder in fünf Jahren von seiner Herzklappe profitieren können. Ein Hindernis könnte die neue EU-Regulierung in puncto Qualitätsstandards werden. Erwartet wird, dass die Hürden noch höher gelegt werden. Das sei zwar verständlich, weil die Sicherheit der Patienten absoluten Vorrang haben muss. Aber die Regulierungswut der EU-Kommissionen gehe auch oft an der Realität vorbei, beklagt Jockenhövel. Auch bei den EU-Mitteln sind Engpässe zu erwarten. Die EU sei zwar dabei, die Forschungen auf dem Gebiet des Tissue Engineering zu stärken. Aber sein Antrag auf neuerliche EU-Mittel wird einer von 200 sein, weiß der Aachener.

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