Das Organ der Zukunft ist künstlich

Modell eines künstlichen Herzens, in einem New Yorker Museum. Keystone

Die Nachfrage nach gesunden menschlichen Organen nimmt zu, doch sie auch zu finden, ist schwierig. Deshalb die vermehrte Forschung in künstliche Organe. Das Inselspital Bern hat kürzlich ein spezialisiertes Zentrum dafür eröffnet.

«Weshalb ist es so wichtig, künstliche Organe zu entwickeln?», fragt Felix Frey, Professor und Chefarzt für Nephrologie (Nieren-Lehre) am Inselspital Bern und Initiator des Projekts. Und konstatiert als Mediziner: «Erkrankt eine Person schwer, bäumt sie sich gegen ihr Schicksal auf und will gesund werden. Dieses Verhalten steckt in jedem Menschen. Wenn aber nichts anderes mehr möglich ist, bleibt nur der Ersatz jenes Organs, das nicht mehr richtig funktioniert.» 

Natürlich sei es gut, wenn ein Patient dank einem Spender am Leben bleibe, aber anteilsmässig falle das wenig ins Gewicht. Denn es fehle an genügend verfügbaren Organen.   

«In meinem Bereich, den Nieren, zeigt sich das exemplarisch. So leben weltweit zirka eine Million Menschen dank der Dialyse-Maschine. Diese ist eine Art künstliches Organ – einfach ausserhalb des Körpers.»

Natürlich gebe es auch Nieren-Verpflanzungen, doch stellten sich Probleme wegen dem Mangel an Organen und deren Funktionstüchtigkeit. Ganz zu schweigen von all den Nebenwirkungen, die der Patient wegen der Einnahme von Medikamenten auf sich nehmen müsse. «Das ist der Grund, weshalb wir in die Forschung investieren.»  

So hat das Inselspital in nur neun Monaten und ausschliesslich mit Mitteln aus der eigenen Stiftung ein Tausend Quadratmeter grosses Forschungsgebäude für rund 300 Dozenten, Studenten und Post-Doktoranden gebaut. Spezialisiert sind sie alle entweder in Biomedizin oder in künstliche Organe.

Nicht alle Organe sind gleich kompliziert

«Die Schwierigkeit, künstlich ein Organ nachzukonstruieren, hängt ab von der Komplexität seiner Funktionen», sagt Frey. «Zum Beispiel die Hüftgelenke. Hier handelt es sich um ein Kugelgelenk, das bereits in den 1960er-Jahren durch ein sphärisches Metall ersetzt werden konnte. Heute jedoch können wir bereits Knie-Prothesen und künstliche Wirbel herstellen.»

Das sei möglich geworden, so der Arzt, «weil Gelenke etwas Einfaches sind. Sie müssen Bewegung ermöglichen und den Patienten ‹tragen›. Also sind sie relativ simpel zu ersetzen.» 

Die Substitution wird aber schwieriger, wenn das Organ verschiedene Funktionen erfüllt: «Das Auge zum Beispiel muss die Sicht in die Nähe und in die Ferne ermöglichen. Funktioniert eines von beiden nicht, behelfen wir uns mit Brillen, die als teilweiser Ersatz dienen.»

Mit der Zeit seien dann die Kontaktlinsen erfunden worden. Heute versuche man bereits, die Netzhaut künstlich zu ersetzen. «So geht das immer weiter: Organ um Organ, Schritt um Schritt.»

Ein weiteres Projekt zielt auf die Behandlung von Diabetes (Zuckerkrankheit): «Eine im Abendland derart verbreitete Krankheit könnte auch künstlich unterbunden werden, indem eine Insulinreserve verabreicht wird, zusammen mit einem Sensor, der den Glukosespiegel im Blut misst.»

Das Herz – ein banales Organ

«Seltsamerweise», so Frey, «gehört das Herz zu jenen Organen, die noch nicht durch ein künstliches Gefäss ersetzt werden können.» Denn eigentlich handle es sich dabei um eine «einfache Pumpe» – und nichts mehr. Dazu komme der Umstand, dass die Pumpentechnologie heute extrem weit entwickelt sei. Man müsse nur an die Flugzeuge denken, die zum grossen Teil dank Pumpsystemen funktionierten. 

«Was das Herz anbelangt, liegt das Problem in der benötigten Energie, um die Pumpe am Laufen zu halten.» Sie bräuchte entweder elektrischen Strom oder Benzin, und das Gerät, das dies speichert, müsste beweglich sein, ähnlich wie die Batterien im Auto.  

Frey hofft deshalb, dass der technische Fortschritt in Sachen Energie es erlauben werde, auch für Kunstherzen passende Batterien zu konstruieren. Diese sollten wieder aufladbar sein, ohne dass Kabel durch die Haut durchgezogen werden müssten.

Laut Frey zeigt das Beispiel vom Herzen die Richtung auf, die es einzuschlagen gilt. «In der Schweiz riskiert ein Drittel der Bevölkerung, infolge Herzproblemen zu sterben. Aber Transplantationen gibt es nur 40 im Jahr. Also braucht es andere Lösungen.»

Einigkeit macht stark

Die Entwicklung von künstlichen Organen könne nur über ein starkes interdisziplinäres Zusammewirken vorwärts kommen. «Die Medizin hat ihre grössten Fortschritte der Zusammenarbeit von Chemie und Biochemie zu verdanken. Jetzt bräuchten wir dringend Physiker und Ingenieure.»

Auf diesem interdisziplinären Ansatz beruht auch die Arbeit im neuen Zentrum des Inselspitals. «Für jedes Organ können wir einen Physiker oder einen Ingenieur beanspruchen, der von der Universität bezahlt wird, mittels Finanzierung durch interessierte Spitälern», sagt Frey.

Das Ziel sei aber nicht, hier in Bern spezielle neue künstliche Organe zu erfinden, sondern die Forschung auf diesem Gebiet ganz allgemein weiterzubringen.

Mangel an Organspenden

2010 fiel die Anzahl Organspender in der Schweiz unter die Schwelle von 100.

2010 wurden 508 Organe transplantiert an 504 Patienten (gegenüber 466 im Vorjahr).

Im gleichen Zeitraum starben 98 Spender (103), und 116 lebten  (109) Ende Januar 2011.

59 Personen auf der Warteliste sind gestorben (Vorjahr 67). Am 1. Januar 2011 warteten insgesamt 1021 Patienten auf eine Transplantation.

Mit einem Durchschnittswert von 12,6 Spendern auf 1 Mio. Einwohner bleibt die Schweiz weit unter dem Wert von rund 20 pro Million in den Nachbarländern.

Werden die lebenden Spender miteinbezogen, verbessert sich dieser Wert auf 14,9 pro Million.

2010 wurden am häufigsten Nieren (294) transplantiert, gefolgt von Lebern (100), Lungen (49), Herzen (35) und Bauchspeicheldrüsen (30).

2010 wurden 19 Organe exportiert (Vorjahr 9). Importiert wurden 18 (24).  

Der typische Spender in der Schweiz ist 50 Jahre alt und an den Folgen  einer Gehirnblutung gestorben.

Quelle; Swisstransplant

(Übertragung aus dem Italienischen: Alexander Künzle)