Gordana Vunjak-Novakovic

Gewinnerin des Europäischen Erfinderpreis 2021 in der Kategorie Publikumspreis

Um beschädigtes oder fehlendes menschliches Gewebe zu ersetzen, gibt es in der Medizin traditionell zwei Möglichkeiten: Entweder man entnimmt dem Patienten Gewebe von einem anderen Teil seines Körpers und verpflanzt es an die entsprechende Stelle – mit allen damit verbundenen Nachteilen – oder aber er erhält Spendermaterial eines Verstorbenen – mit der Gefahr, dass es vom Immunsystem des Patienten abgestoßen wird. In beiden Fällen werden die Zellen vor dem Einbringen in den Körper mit bestimmten biologischen Materialien zusammengebracht, in der Hoffnung, dass das Transplantat einen Weg findet, Gewebe zu regenerieren. Die am weitesten verbreitete Gewebetransplantation ist die Bluttransfusion, gefolgt von der Transplantation von Knochen. Aber mit den herkömmlichen Verfahren ist es überaus schwierig zu erreichen, dass die Knochen dann auch die exakt passende Form bekommen.

Angespornt von den Nachteilen dieser althergebrachten Methoden haben Vunjak-Novakovic und ihr Team eine ganz neue Alternative auf den Weg gebracht: die Züchtung von Zellen im Labor, unter sorgfältiger Kontrolle der Umgebungsbedingungen. So lässt sich steuern, welche Art von Gewebe entsteht, und dieses im Labor gezüchtete Gewebe wird dann in den Körper implantiert. Bei diesem Verfahren werden Stammzellen auf ein Trägergerüst aus Biomaterial aufgebracht, das quasi als dreidimensionale Schablone dient und darüber entscheidet, wie das entstehende Gewebe geformt ist. Das Gerüst mit den Stammzellen kommt dann in einen Bioreaktor, der die Bedingungen im menschlichen Körper simuliert. Parameter wie Temperatur, pH-Wert, Nährstoffe, Sauerstoff und Wachstumsfaktoren werden sorgfältig kontrolliert. Das auf diese Art gezüchtete Gewebe ist anatomisch genau passend und hilft, die Immunabstoßung zu vermeiden.

Wirksame Lösung mit ungeheurem Potenzial

Vunjak-Novakovic bringt ihre Technologie in vielen Bereichen der Geweberegeneration zum Einsatz und vermarktet ihre patentierten Erfindungen durch mehrere Unternehmen. Eines davon ist EpiBone, das sie 2013 mitgegründet hat. Jährlich werden etwa zwei Millionen Knochentransplantationen durchgeführt. Unter den Patienten sind auch Kinder, die mit kongenitalen Kopf- und Gesichtsmissbildungen geboren werden. Diese Kinder müssten mit den herkömmlichen Verfahren jahrelang immer wieder Operationen über sich ergehen lassen, da immer wieder neue Transplantate nötig werden, solange ein Kind wächst. Mit Vunjak-Novakovics Methode entfällt die Notwendigkeit wiederholter chirurgischer Eingriffe: Der implantierte Knochen wächst mit dem Kind.

Ein anderes von Vunjak-Novakovic mitgegründetes Unternehmen, TARA Biosystems, hat ein Verfahren zur Züchtung menschlichem Herzgewebes entwickelt. Das Unternehmen liefert funktionsfähiges Herzgewebe für unterschiedliche biomedizinische Anwendungen, so zum Beispiel für die In-vitro-Prüfung neuer Medikamente oder zur Züchtung patientenspezifischen Gewebes zur Ermöglichung personalisierter Diagnose und Behandlung. Auch bei der Forschung zur Regenerierbarkeit schwer beschädigter Spenderlungen nimmt sie eine führende Rolle ein. Hier geht es darum, diese für eine Transplantation verfügbar zu machen, indem man sie vor der Transplantation in den Empfänger an deren Blutkreislauf anschließt. In der jüngsten Vergangenheit haben Vunjak Novakovic und ihre Kollegen daran geforscht, wie sich ihre Technologie möglicherweise auch dafür einsetzen lässt, durch COVID-19 geschädigtes Lungengewebe wiederherzustellen.