Angesichts des Mangels an Organen arbeiten Wissenschaftler intensiv daran, Behandlungen für Organfehlfunktionen unabhängig von menschlichen Spendern zu entwickeln. Ein Beispiel dafür ist der Einsatz künstlicher Organe, die mithilfe von Stammzellen entwickelt wurden.
Die Nachfrage nach verfügbaren Organen übersteigt bei weitem das Angebot, das eine natürliche Grenze hat, da es derzeit auf menschliche Spender angewiesen ist.
Im Dezember 2022 standen rund 52.000 Patienten auf Wartelisten für den Erhalt eines neuen Organs, wie Zahlen der Europäischen Kommission zeigen. Im Jahr 2022 erhielten insgesamt 27.952 Patienten eine Transplantation, vor allem Niere, Leber, Herz, Lunge und Bauchspeicheldrüse.
Die Zahlen sprechen für sich. Um dieser enormen Nachfrage gerecht zu werden, arbeiten Wissenschaftler hart daran, Lösungen zu finden.
Eine der möglichen Lösungen sind Tier-zu-Mensch-Transplantationen oder Xenotransplantationen zwei Transplantationen in den USA mit gentechnisch veränderten Schweineherzen.
Eine weitere Zukunftslösung sind künstliche Organe, die aber noch in weiter Ferne liegt. Forscher können noch keine ganzen Organe im Labor züchten, sagte Micha Drukker, Professor für Stammzellbiologie, Modelle und regenerative Medizin an der Universität Leiden.
Was jedoch vielversprechende Entwicklungen zeigt, ist die Gewinnung und Neuprogrammierung menschlicher Stammzellen, die dann in spezielle Zelltypen umgewandelt und in einen Patienten eingeführt werden können, um ganz oder teilweise versagende Organe zu regenerieren.
Wie es funktioniert
Dabei sind pluripotente Stammzellen, die in der Lage sind, sich selbst zu erneuern und sich zu allen Zellen des Körpergewebes zu entwickeln, der Schlüssel für das Wachstum neuer Organteile.
„Pluripotente Stammzellen sind der Anfang von allem. Im Grunde können sie alle Zelltypen im Körper herstellen“, sagte Drukker gegenüber Euractiv.
Wissenschaftler können diese auf zwei Arten erreichen. Eine besteht darin, sie direkt aus frühen menschlichen Embryonen zu extrahieren, um sogenannte embryonale Stammzellen zu gewinnen.
Die zweite Methode wurde 2006 vom Wissenschaftler Shinya Yamanaka entdeckt und brachte ihm Erfolg Der Nobelpreis Im Jahr 2012 werden reife Zellen von Menschen entnommen und so umprogrammiert, dass sie zu induzierten pluripotenten Stammzellen (IPS) werden – unreifen Zellen, die sich zu allen Arten von Zellen im Körper entwickeln können.
Im Wesentlichen bedeutet dies, die Zeit für die Zellen umzukehren, damit Wissenschaftler sie beispielsweise in Bauchspeicheldrüsenzellen oder Herzzellen umformen können.
„Stammzellen sind eigentlich Zeitmaschinen“, sagte Drukker und bezog sich dabei auf den Film „Zurück in die Zukunft“.
Durch die Entnahme von etwas Blut oder einem kleinen Stück Haut können reife Zellen durch einen Prozess, der als zelluläre Neuprogrammierung bezeichnet wird, in einen pluripotenten Zustand zurückversetzt werden. Anschließend können Wissenschaftler sie mithilfe eines Prozesses namens Differenzierung dazu bringen, eine Bauchspeicheldrüsenzelle oder eine Gehirnzelle zu werden.
„Deshalb ist der Gedanke „Zurück in die Zukunft“ wichtig. Man beginnt in jedem Alter, geht zurück zum ersten Tag und geht dann zurück in die Zukunft und führt die Embryonalentwicklung erneut durch, um eine Leber- oder Bauchspeicheldrüsenzelle zu bilden“, erklärte Drukker.
Vielversprechende Studien für Typ-1-Diabetiker
Wie weit die Wissenschaft gekommen ist, hängt von der Art des Organs ab.
Für Typ-1-Diabetiker, bei denen die insulinproduzierenden Zellen in der Bauchspeicheldrüse nicht funktionieren, seien die bisherigen Ergebnisse klinischer Studien „äußerst vielversprechend“, sagte Drukker.
Ein Mann aus den USA mit Typ-1-Diabetes, der eine Infusion mit insulinproduzierenden Inselzellen der Bauchspeicheldrüse erhielt, wurde Berichten zufolge sogar geheilt und die Krankheit ist bisher nicht zurückgekehrt.
Bei anderen Organen ist der Erfolg unterschiedlich. Bei den Nieren beispielsweise, den am meisten beanspruchten Organen, ist es noch ein weiter Weg. Vor allem wegen ihrer großen, komplexen Struktur mit vielen verschiedenen Gewebearten.
„Man kann bestimmte Zelltypen der Niere herstellen, aber noch nicht die gesamte Niere. Was wir jetzt gut können, ist die Wiederherstellung von Zellen, die in bestimmten Organen gestört sind“, sagte Drukker und fügte hinzu, dass sich Nierengewebe noch in einem frühen Entwicklungsstadium befinde.
„Es ist nicht einfach zu reparieren. Typischerweise verfällt das gesamte Organ als Ganzes. Der beste Ansatz besteht also darin, alles zu ersetzen, was die Menschen heute durch Nierentransplantationen tun“, fügte er hinzu.
Drukker steht der Aussicht auf künstliche Organe jedoch weiterhin positiv gegenüber, da „noch vor 15 Jahren nichts davon möglich war“.
Priorisierung der Forschung
Um die Entwicklung fortzusetzen, benötigen Wissenschaftler die Mittel dazu. Während das Feld in Europa voranschreite, sei der Prozess in den USA und Japan deutlich schneller, sagte Drukker und deutete an, dass er sich freuen würde, wenn das Tempo in Europa an Fahrt gewinnen würde.
Insbesondere mehr Investitionen in Automatisierung und intelligente Robotik, wahrscheinlich unterstützt durch künstliche Intelligenz, würden die Forschung in eine positive Richtung treiben, argumentierte er.
Derzeit arbeiten Wissenschaftler an induzierten pluripotenten Stammzellen (IPS) von einer Person, um viele zu behandeln, da die Herstellung der Therapien in hochreinen Labors extrem hohe Kosten verursacht. Dies kann jedoch zu mehr immunologischen Komplikationen führen als eine personalisierte Behandlung der Patienten mit ihren eigenen Zellen.
Aber automatisierte Prozesse mit Hilfe von Robotern und KI könnten dazu beitragen, die Kosten zu steigern und zu senken, um den Zugang zu den Therapien – einschließlich der personalisierten – zu erleichtern.
„Letztendlich können Sie mit mehr Automatisierung bessere Therapien anbieten, da es sich im Grunde genommen um Ihre eigenen Zellen handelt“, sagte Drukker.
[Edited by Giedrė Peseckytė/Zoran Radosavljevic]
