Tissue-Engineering lässt einen alten Menschheitstraum wahr werden: durch Krankheiten, Trauma oder Verschleiß geschädigte Gewebe wieder ersetzen zu können. Dabei geht es nicht, wie gern vorgebracht wird, in erster Linie um den Alkoholkranken, der dringend eine neue Leber braucht, auf der er dann ungestört weiter trinken kann, sondern um Menschen, die zum Teil schon von Geburt an, durch eine Krebserkrankung oder durch einen Unfall, mit schwersten Entstellungen und lebensbehindernden Deletionen leben müssen. Oder um den Rheumakranken, der einst über das Tissue-Engineering von Knorpel von seinen unsäglichen Dauerschmerzen erlöst werden könnte. Hauptproblem der heutigen Transplantationsmedizin ist neben der Verfügbarkeit von Spendermaterialien die Abstoßungsreaktion des Empfängers, die oft nur durch lebenslange immunsupprimierende Medikamente mit schwerwiegenden Nebenwirkungen und hohem Risiko von Folgeerkrankungen erkauft werden kann. Nicht-biologische Materialien wie Metalle, Polymere, Keramiken oder konservierte Gewebederivate haben den Nachteil, dass ihnen jegliche Erneuerungsprozesse fehlen, sie dauerhaft Fremdkörper im Organismus bleiben, oft auch noch Degradationsprozessen unterworfen sind und bei einem zweiten Eingriff zunächst entfernt werden müssen. Autologes Gewebe wiederum steht nur in begrenztem Umfang zur Verfügung und ist damit vor allem für die Versorgung größerer Defekte nicht geeignet. Insgesamt also viele Gründe, die für autologe, in vitro gezüchtete Gewebe sprechen.

Der mangelnden dreidimensionalen Stabilität vieler Gewebezüchtungen begegnet das Tissue-Engineering seit einiger Zeit sehr erfolgreich mit der Kombination von Stütz- oder Gerüstmaterialien, auf welche die gewebebildenden Zellen aufgebracht werden können. Damit können mechanisch stabile und biologisch komplette Ersatzgewebe entwickelt werden. 2004 schaffte es ein Team um Prof. Henrik Terheyden, Teile eines Unterkiefers aus körpereigenen Zellen eines Patienten zu züchten und diesem einzupflanzen. Die Forscher hatten ein Gemisch aus Knochenersatzmaterial, Stammzellen aus dem Knochenmark des Patienten und biologischen Wachstumsfaktoren in ein entsprechend geformtes Gitter aus Titan gemischt und in den Rückenmuskel des Patienten implantiert. Binnen sieben Wochen war die Knochenbildung soweit fortgeschritten, dass der Käfig in den Kiefer eingebaut werden konnte. Für die unabdingbare Blutversorgung nachgezüchteter Zellen müssen Gerüst, Stammzellen und Wachstumsfaktoren in ein Gewebelager integriert werden, das Blutgefäße ausbilden kann.

Vielversprechend ist auch die Entwicklung von resorbierbaren Gerüstmaterialien. Je mehr von den transplantierten Zellen induzierte neue Knochensubstanz heranwächst, desto mehr wird das Stützmaterial resorbiert, bis der neu entstandene Knochen seine ausreichend natürliche Stabilität erreicht hat. Noch andere Entwicklungen bauen auf eine Kombination aus Osteoblasten, Fibrinklebern und Knochenzement, die in injizierbarer Form in kleinere Defekte gespritzt werden können.

Die Scheindiskussionen um Horrorszenarien in der Zukunft, von der Züchtung des idealen Wunsch-Nachwuchses bis hin zum Klonen von Idealmenschen für bestimmte Tätigkeiten, halte ich für übertrieben bzw. halte dagegen, wie vielen Patienten in heute noch völlig aussichtslosen Situationen damit endlich Hilfe zuteil werden kann. An den Bedürfnissen des Menschen ist kaum eine Forschungsdisziplin mehr orientiert als das Tissue-Engineering.

Wir können zwar noch nicht gescheit laufen, melden uns aber schon mal für den New York Marathon an…! In der täglichen Praxis bleiben immer noch so viele Probleme unbeantwortet, von der Materialunverträglichkeit bis zur Periimplantitis-Häufung, die uns in den nächsten Jahren beschäftigen wird – aber wir investieren lieber die begrenzten Forschungsgelder und -zeiten in Techniken und Methoden, die, sollten sie je eines Tages praktisch verfügbar sein, dann in jedem Fall völlig unbezahlbar sind.

Die Herstellung von Transplantaten mittels Tissue-Engineering ist enorm kostenaufwendig und personalintensiv und wird bislang durch keinen Kostenträger erstattet, bedeutet damit für den Patienten eine zusätzliche, erhebliche finanzielle Belastung.

Ein weiteres Problem zeigt sich durch die inzwischen zwar von 24 auf 48 Stunden verlängerte, aber damit immer noch begrenzte Transport- und Bevorratungsfähigkeit eines gezüchteten Gewebes. Insgesamt muss mit einem Zeitfenster von 1-3 Tagen gerechnet werden, weil der Zeitpunkt des Aufbringens der gereiften Zellen in die Trägersuspension nicht genau vorhersagbar ist. Der genaue Operationstermin kann so erst wenige Tage vor dem Eingriff verbindlich bestätigt werden. Damit ist bei der Terminplanung eine Flexibilität erforderlich, die sich die wenigsten Einrichtungen, die auf optimale Auslastung ihrer OP-Einheiten und rigide Personalplanung angewiesen sind, leisten können dürften.

Daneben stellt es sich schwierig dar, ausreichende Gewebemengen verfügbar zu machen, wobei erst in jüngerer Zeit ein besonderes Problem aufgetaucht ist: Die meisten Zellen müssen zur Sicherstellung ihrer vollständigen Funktionalität während der Kultivierung einem physiologischen Stress wie z.B. Druck- oder Zugebelastung ausgesetzt werden – einleuchtend, wenn man überlegt, welchen Belastungen z.B. Knochen im Körper aus- gesetzt wird. Diese Konditionierungsbedingungen müssen in den Kulturbehältern künstlich geschaffen werden.

Nach dem Deutschen Arzneimittelgesetz wird autolog gewonnener Gewebeersatz übrigens als individuelles „Nicht-Fertigarzneimittel“ eingestuft und unterliegt damit einer nicht unerheblichen Zulassungs- und Herstellungsbürokratie.

Auffällig ist, dass die herausposaunten Erfolgsstories beim Tissue-Engineering sich immer nur auf einen Faktor beschränken: Mal ist es gelungen eine funktionierende Matrix zu entwickeln, mal konnten Zellen ausdifferenziert, mal ein Turbo-Wachstumsfaktor isoliert werden – das Zusammenspiel aller Faktoren scheint dann aber weniger zu funktionieren.

Es ist inzwischen z. B. bewiesen, dass extrakorporal modifizierte autologe Transplantate ihre Epitopstruktur verändern, was zu initialen Entzündungsreaktionen und Autoimmunreaktionen führen kann, die auch ein mit Tissue-Engineering erzeugtes, scheinbar damit körpereigenes Transplantat zerstören können. Gegenüber xenogenen Transplantaten wäre also wenig gewonnen.

Die eingesetzten resorbierbaren Matrices sind ebenfalls nicht unkritisch zu sehen: Die beim Abbau entstehenden Stoffwechselprodukte können das Transplantat bzw. die Matrixsubstanz angreifen.

Bei aller anfänglichen Euphorie zum Tissue-Engineering müssen die klinischen Indikationen und der Einsatz im Einzelfall extrem kritisch überprüft werden – womit ich zu meiner Eingangsbemerkung zurückkehre, ob wir nicht dringlichere Probleme mit vielversprechenderen Lösungsansätzen haben, die sich zu bearbeiten lohnen.