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Karlheinz Schmidt (Deutschland)

Knochenzüchtung

Der deutsche Erfinder Karlheinz Schmidt hat eine Substanz entwickelt, die bei Injizierung in den Körper das Organwachstum (bzw. Knochenwachstum) auslöst. Die Erzeugung biologischer Teile und Organe durch Verwendung lebender Stammzellen als Ausgangsmaterial, auch als Gewebezüchtung bzw. Gewebe-Engineering bezeichnet, kann in der Zukunft Transplantationen überflüssig machen.

Mit seinen 65 Jahren zeigt Karlheinz Schmidt die Spritzigkeit eines aufstrebenden Jungwissenschaftlers. Auf die Frage nach seinen Plänen für die Zeit nach der Pensionierung reagiert Schmidt in gewissem Sinne gereizt - aber der Grund ist, dass der Erfinder der Ansicht ist, er habe noch so viel Energie und Wissens- und Forschungsdrang jedoch so wenig Zeit zur Realisierung.

Dabei muss sich Schmidt, der in der südwestdeutschen Stadt Tübingen lebt, nicht sorgen. Für den durchschnittlichen Beobachter stellt sich seine Vita bis heute ziemlich eindrucksvoll dar: Er hat überall in der Welt geforscht, wobei seine vermutlich bedeutsamste Tätigkeit das „Tissue-Engineering" war - ein Begriff den er erfunden und geprägt hat.

Alles begann in den 1970-er Jahren. Als junger Arzt am Universitätsklinikum Tübingen in der Nähe von Stuttgart konnte Schmidt problematische Fälle beobachten, die seine Ärztekollegen nicht lösen konnten. Beispielsweise waren bei einem Patienten die bei einem Motorradunfall erlittenen Knochenbrüche nach einem Jahr noch immer nicht verheilt, und es gab einen Patienten mit einer Verbrennung dritten Grades, dessen verletzte Hautpartien sich nicht regenerieren konnten.

Genau diese Mischung aus real miterlebten Fällen und reichhaltigen Forschungsmöglichkeiten war bei Schmidt ausschlaggebend für die Ausbildung der Idee. Schmidt ging davon aus, ein Verfahren entwickeln zu können, mit dem die Ärzte den fehlenden Knochen bzw. die fehlende Haut direkt im bzw. am Körper nachwachsen lassen können.

Zur Weiterentwicklung seiner Idee führte Schmidt erste Tests durch und schon bald zeichnete es sich für ihn deutlich ab, dass er sich bei der Entwicklung des Gewebe-Engineering auf die Herstellung einfacher Organe (wie Bindegewebe, Knorpelgewebe und Knochengewebe) konzentrieren musste, statt den Versuch zu unternehmen, gleich an die Produktion komplizierterer Organe wie Leber und Milz zu gehen.

1991 gründete Schmidt ein Forschungszentrum, das ausschließlich auf die Untersuchung und das Vorantreiben das Gewebe-Engineering gerichtet war. Schon bald zog er Großinvestoren an, die geschätzte 100 Mio USD (umgerechnet 77 Mio EUR nach heutigem Stand) in die Entwicklung einer Substanz für die Herstellung biologischer Teile fließen ließen, und im Jahre 1996 wurde das Schlüsselpatent veröffentlicht, das hinter seiner bahnbrechenden Erfindung steht.

Die Vorteile aus dem Verfahren des Gewebe-Engineering standen den Investoren mit Sicherheit von Anfang an deutlich vor Augen. Mit Schmidts Technologie können ausgehend von sehr kleinen Gewebeproben ganze Gewebetransplantate hergestellt werden und hinzu kommt als Wichtigstes, dass der Körper eigene Zellen nicht abstößt, wodurch die oft mit Transplantationen einhergehenden Probleme vermieden werden.

Knochen aus einem Ohr

Eine dänische Firma kaufte alle Produktionsrechte aus Schmidts Verfahren und Substanz. Hierbei wird eine Fülle von Rekonstruktionsinformationen an lebende Zellen in dem Körper angehängt, wo ein Stück Knochen oder Gewebe fehlt. Wie eine biologische Maschine zieht der implantierte Komplex daraufhin weitere Zellen an, um so den Wiederaufbau eines Knochens in die Wege zu leiten.

Schmidts Substanz arbeitet in der Tat so gut, dass sie, angehängt in einem Ohr, ein Stück Knochen aus dem Ohr wachsen lassen würde.

Während dies wohl nicht genau dem alltäglichen Szenario entsprechen würde, sind die Anwendungsmöglichkeiten für Schmidts Erfindung nahezu unbegrenzt. Beispielsweise braucht ein Patient nach Entfernung eines Knochentumors keine Knochenprothese - das fehlende Glied kann stattdessen durch einfaches Nachzüchten ersetzt werden. Mit dem Gewebe-Engineering lassen sich auch durch Parodontose beschädigte Kieferknochen reparieren und kann auf die Titanschrauben verzichtet werden, die gewöhnlich nach Eingriffen an der Bandscheibe eingesetzt werden.

Statt Schrauben einzusetzen, wird einfach ein Stück Knochen zum Wachstum gebracht. Dieses wird sich dem wechselnden Körpergewicht anpassen und nicht mit der Zeit seine Funktion verlieren - da es Teil des lebenden Organismus ist.

Die Zahl der Patienten, die bereits über nachgezüchtete Organe und Knochen auf Grundlage der Schmidtschen Technologie verfügen, wird auf 20.000 geschätzt.

Eine spannende Zukunft

Abgesehen vom gegenwärtigen Erfolg, liegt der aufregendste Teil des Gewebe-Engineering in den zukünftigen Möglichkeiten. Der Erfinder selbst geht ebenso wie viele medizinische Fachleute davon aus, dass Wissenschaftler in der Zukunft komplexere Organe wie die Leber, die Niere und sogar das Herz züchten können.

Allein in Deutschland warten etwa 12.000 Menschen verzweifelt auf ein Spenderorgan. Auch wenn ein Spender gefunden ist, kommt es manchmal aber dazu, dass der Körper das implantierte Organ abstößt und der Patient verstirbt. Das Gewebe-Engineering könnte eines Tages diese Probleme begrenzen oder sogar abschaffen, da mit diesem Verfahren ein Organ aus den körpereigenen Zellen des Patienten geschaffen wird.

FUNKTIONSWEISE

Das Gewebe-Engineering bzw. Tissue-Engineering basiert auf einem Verfahren, bei dem Informationen an adulte Stammzellen eines Patienten angehängt werden. Die von Karlheinz Schmidt entwickelte Substanz wird mit Zellen in Berührung gebracht, die den biologischen Teil entweder innerhalb des Körpers (durch Implantation) oder außerhalb des Körpers in einer Zellkultur ausbilden sollen.

Mit der Hilfe von Adhäsionskomponenten wird die Substanz unverrückbar an den rechten Platz angehängt. Der Wirkstoff der Substanz ist eine makromolekulare dreidimensionale Matrix, die in eine Struktur wie ein Gel oder ein Vlies exprimiert werden kann, oder sogar in eine Struktur, die sich auflöst, nachdem die zur Herstellung des Organs benötigten Informationen an die Zellen angehängt wurden.

Um das richtige Umfeld zu erzeugen, das nötig ist, um das Wachstum eines biologischen Teils wie eines Knochens auszulösen, ist eine Fülle von Informationen notwendig. Diese Informationen werden in der Substanz mit Hilfe einer Anordnung („Assembly") aktiver Biomoleküle gespeichert, die jeweils in ihrer Nähe befindliche Zellen anziehen und so das Wachstum des Organs bzw. Gewebes auslösen. Da die Zellen körpereigen sind, ist eine Krankheitsübertragung unmöglich; sie werden vom Immunsystem nicht abgestoßen; und der Organismus bleibt frei von Fremdkörpern, die mit der Zeit im Zuge der körperlichen Veränderungen Fehlfunktionen ausbilden können. Die Substanz kann auch mit Antibiotika eingelagert werden, die die biologische Baustelle frei von Entzündungen halten.

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