Leber aus dem Computer

Jay Vacanti vom Massachusetts General Hospital und Jeffrey Borenstein vom Draper Laboratory sind die unumstrittenen Gurus der Gewebe-Ingenieurskunst. Vacanti gelangte 1997 zu Weltruhm, als er ein menschliches Ohr aus Knorpelzellen auf dem Rücken einer Maus wachsen ließ. Die beiden zeigten nun mit Hilfe von Computersimulationen, dass die Leber im Labor prinzipiell nachgebaut werden kann.

Bisher können Gewebe-Ingenieure nur einfache Körpergewebe wie Gelenkknorpel nachzüchten. Komplexe Organe wie die Leber benötigen jedoch ein eigenes Netz von Blutgefäßen. Diese versorgen das Organ mit Nährstoffen und Sauerstoff und transportieren Abfallstoffe ab. Vacanti und Borenstein entwickelten ein computergestütztes Verfahren, mit dem sich das Blutgefäßsystem einer Leber nachbilden lässt. Dazu fütterten sie ein 3D-Modellierungsprogramm mit den Strukturdaten des Blutgefäßsystems einer menschlichen Leber. Das resultierende Blutgefäß-Modell bestand den ersten Test in der Computersimulation: Es verhielt sich wie das Original.

Theoretisch geht es folgendermaßen weiter: Das Programm generiert ein dreidimensionales Schichtenmodell, mit dem sich die Schichten einer Silikon-Gussform herstellen lassen. Jede Schicht wird mit einer biologisch abbaubaren Gerüstsubstanz gefüllt, der so genannten PLGA (Poly-Milch/Glykol-Säure). Anschließend legt der Gewebe-Ingenieur die Schichten auf einander und backt sie unter Druck und Hitze zusammen. Fertig ist das Grundgerüst der Leber. Um das Blutgefäßsystem aufzubauen, müssen die leeren Kanäle mit einer Lösung aus Endothelzellen gefüllt werden. Diese Zellen bauen die Gefäßwände auf. Die Leberzellen müssen auf das Gerüst gesät werden. Wie, wissen die Forscher noch nicht. Die Gerüstsubstanz selbst löst sich nach wenigen Monaten auf. Übrig bleibt, im Idealfall, die künstliche Leber.

Erste Versuche mit künstlichen Blutgefäßen verliefen bei Ratten erfolgreich. Jedoch kämpfen die Forscher noch mit grundlegenden Problemen. Die verschiedenen spezialisierten Leberzelltypen müssen “motiviert” werden, sich korrekt räumlich anzuordnen. Ansonsten kann die künstliche Leber nicht die Funktionen einer echten Leber übernehmen. Außerdem ist es fast unmöglich, das künstlich wachsende Organ steril zu halten. Bis künstliche Lebern Organtransplantationen ersetzen, müssen die Gewebeforscher noch ein langen Weg gehen.