Am Anfang war die Ohrmuschel: nackt, rosa und auf dem Rücken ein grotesker ohrähnlicher Anhang von der Größe eines Kinderohrs. Als ein Bild dieses von Mäusen gezüchteten „Ohrs“ - eigentlich ein Stück Knorpel, das einem Kuhknie entnommen und in das Nagetier implantiert wurde - im Internet verbreitet wurde, schockierte es Wissenschaftler und die Öffentlichkeit gleichermaßen. Es schlug aber auch das Potenzial des Tissue Engineering vor, die Optionen für diejenigen zu revolutionieren, die Organe oder Körperteile benötigten - in diesem Fall ein Ohr.
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Leider bewegt sich die Wissenschaft nicht immer reibungslos. Und so haben politische und bürokratische Hürden dazu geführt, dass gentechnisch veränderte Ohren in den USA, wo Hunderttausende Menschen aufgrund von Schusswunden, Gehörkrebs oder Mikrotie verletzt wurden, noch immer nicht im Handel erhältlich sind Fehlbildung des äußeren Ohres. (In China testen die Forscher, die die Ohrmuschel entwickelt haben, derzeit die Technik, bei menschlichen Patienten Knorpel in Ohren zu züchten.)
Jetzt möchte ein Forscherteam aus den USA und Großbritannien dies ändern. Inspiriert von der Ohrmuschel haben Ärzte der University of California in Los Angeles und des Centre for Regenerative Medicine der University of Edinburgh eine neue Technik perfektioniert, um ein voll ausgebildetes menschliches Ohr unter Verwendung der Stammzellen der Patienten zu züchten. Sie beginnen mit einer 3D-gedruckten Polymerform eines Ohrs, in die Stammzellen aus Fett implantiert werden. Da sich diese Stammzellen zu Knorpel differenzieren, baut sich das Polymergerüst ab und es verbleibt ein volles „Ohr“ aus reifen Knorpelzellen.
Der neue Ansatz könnte „alle Aspekte der chirurgischen Versorgung verändern“, sagt Dr. Ken Stewart, einer der Forscher und plastischer Chirurg am Royal Hospital for Sick Children.
Die Forscher konzentrieren sich auf Kinder mit Mikrotie, einer angeborenen Deformität, bei der die Ohren der Patienten unterentwickelt sind. Die Krankheit hinterlässt bei Menschen ein Stück Knorpel und Haut auf einer oder beiden Seiten des Kopfes sowie eine Vielzahl von Hörproblemen. Wenn ein Mikrotiepatient ein neues Ohr benötigt, muss ein Chirurg derzeit in seinen Körper gehen und Knorpel von der Rippe ausleihen. Der Chirurg schneidet dann diesen Knorpel in die Form des Ohrs, legt ihn unter die Haut an der Seite des Kopfes des Patienten und transplantiert mehr Haut auf die Oberseite. Die Methode ist riskant und komplex und schafft kein Ohr, das sich wirklich als Teil des Patienten anfühlt.
Für die neue Technik verwendet Stewart einen Artec 3D-Scanner, um ein digitales Modell des nicht betroffenen Ohrs des Patienten zu erstellen, damit es gedruckt werden kann. (Wenn der Mikrotiepatient zwei betroffene Ohren hat, wird Stewart das Ohr eines Familienmitglieds als Modell verwenden.) Das Modell besteht aus bestimmten synthetischen Polymeren, von denen die Forscher festgestellt haben, dass sie für Stammzellen attraktiv sind - das heißt, dass Stammzellen dazu neigen einrasten zu. Seine Kollegen, der Geweberegenerationsexperte Bruno Péault und der klinische Dozent für plastische Chirurgie Chris West, injizieren dann die Stammzellen, die mit einem Zellsorter aus dem Gewebe des Patienten gereinigt werden, in das 3D-gedruckte Modell.
Der Schlüssel zu diesem Prozess ist die Tatsache, dass die Stammzellen aus Fett gewonnen werden. Erstens ist die Entnahme von Stammzellen weitaus weniger invasiv als die Entnahme von Knochenmark. Fett enthält jedoch auch die beste Art von Stammzellen für diese Art von Prozess, da sie reichlich vorhanden und leicht zu extrahieren sind, wie die Forscher in einem im März letzten Jahres in der Zeitschrift Stem Cell Research & Therapy veröffentlichten Artikel demonstrierten . Darüber hinaus enthält Fettgewebe mesenchymale Stammzellen: leistungsstarke Stammzellen, die in der Lage sind, zu neuem Knochen, neuem Knorpel, neuen Muskeln und neuem Fett zu wachsen.
Die Forscher betonen, dass diese Technologie das Potenzial hat, weit über Mikrotien hinauszugehen. Dies gilt auch für Patienten, die aufgrund von Krebs ein Ohr verloren haben oder andere Körperteile aus Knorpel benötigen - beispielsweise eine neue Nase, neue Knie- oder Hüftgelenke. Es wäre sogar für Patienten förderlich, die mehr Fett benötigen; Sagen wir, wenn sie ins Gesicht geschossen wurden und ein gutes Stück ihres Wangenknochens verloren haben.
Warum hat es so lange gedauert?
Die Stammzellenforschung in den USA, insbesondere die mit embryonalen Stammzellen, hat seit langem den Zorn konservativer und religiöser Gruppen auf sich gezogen. Die Bundesfinanzierung für die Forschung an embryonalen Stammzellen war unter der zweiten Bush-Regierung im Jahr 2001 stark eingeschränkt. Obwohl Präsident Obama die Präsidentschaftsverordnung von Bush später aufhob und 2009 die Türen für mehr Stammzellenforschung öffnete, bestehen nach wie vor Beschränkungen. Pauschalrichtlinien, die für alle Studien in den USA gelten, haben "die Stammzellenforschung in Amerika bis zu einem gewissen Grad behindert", so West of the University of Edinburgh.
Mit anderen Worten, selbst die Forschung mit adulten Stammzellen - wie die mesenchymalen Stammzellen, die das West-Team verwendet - wird häufig in diese Kontroverse verwickelt. "Die konservative Seite der Gesellschaft will nichts mit der Forschung an embryonalen Stammzellen zu tun haben und leider haben sie das Baby mit dem Badewasser rausgeworfen", sagt West. "Weil es einen solchen Widerstand gegen die Stammzellenforschung gab, hat dies ein viel breiteres Forschungsgebiet als nur embryonale Stammzellen zum Erliegen gebracht."
In Großbritannien müssen die Forscher bei einer unabhängigen Jury aus Experten und Laien eine ethische Genehmigung beantragen, die den Vorschlag auf einem Niveau prüft, das andere Arten von Forschung nicht erfordern. Im Gegensatz dazu ist China dafür bekannt, dass es eine der weltweit uneingeschränktesten Richtlinien zur Überwachung von Stammzellen hat. "[China] ist sehr entspannt, wenn es um klinische Studien und Untersuchungen an Menschen und Stammzellen geht", sagt Péault von der University of Edinburgh und der University of California. "Ihre Vorschriften sind sicherlich viel entspannter als unsere."
"Sie hatten einen Vorsprung", sagt West. "Das heißt nicht, dass sie etwas falsch gemacht haben, es bedeutet nur, dass wir einen längeren Weg zurücklegen müssen, um zum selben Punkt zu gelangen."
Péault führt die langsame Akzeptanz und Veröffentlichung dieser Technologie auf die altertümlichen Ansichten zur Medizin und die Neuartigkeit der neuen Technik zurück. „Es ist ein ganz besonderes Projekt. In diesem Projekt steckt fast etwas Künstlerisches “, fügt er hinzu und merkt an, dass Stewart die meisten Ohren schneidet, die er von Hand schafft. Obwohl das Team immer noch mit der FDA zusammenarbeitet, um die Genehmigung für die Arbeit mit menschlichen Patienten zu erhalten, hofft Péault immer noch, dass diese Technologie fertiggestellt und innerhalb weniger Monate auf Patienten angewendet werden kann.
"Im Idealfall können meine Kollegen dies nutzen", sagt er. "Ich bin sehr an den tatsächlichen medizinischen Auswirkungen interessiert."
Anmerkung der Redaktion, 3. Januar 2017: In diesem Artikel wurde ursprünglich angegeben, dass der Artec 3D-Scanner zum Drucken des Ohrmodells verwendet wurde. Es wird tatsächlich zum Scannen des Ohrs des Patienten verwendet.
