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12:01 26.11.2017
An der Universität Ohio wurde ein neues Verfahren zur Reprogrammierung von Zellen entwickelt. Quelle: iStockphoto
Hannover

Forschern ist es gelungen, Körperzellen mithilfe eines elektronischen Chips in andere Zellarten umzuprogrammieren. In Versuchen konnte ein Team der Universität Ohio so bei Mäusen erfolgreich Verletzungen heilen, und neues Nervengewebe entstehen lassen. Die Ergebnisse der Studie wurden vor Kurzem im Fachmagazin “Nature Nanotechnology“ veröffentlicht. Wissenschaftler suchen seit Jahren nach besseren Wegen, um Körpergewebe zu ersetzen, das durch Verletzungen oder Krankheit zerstört wurde. Das neue Verfahren könnte ein vielversprechender Durchbruch sein.

Üblich ist es bisher zum Beispiel, Gewebe von anderen Körperregionen zu verpflanzen, um größere Verletzungen zu heilen. Oder Gewebe von Spendern zu transplantieren. Doch wird fremdes Körpergewebe transplantiert, drohen Abstoßungsreaktionen. Es wird auch versucht, neue Körperzellen im Labor zu züchten, die man später auf beschädigtes Gewebe verpflanzen kann. Was relativ umständlich ist.

Die Wissenschaftler der Universität Ohio verfolgten einen anderen Ansatz. Sie wollten Zellen des Körpers dazu bringen, sich in andere Zellarten umzuwandeln, um so Gewebe zu ersetzen. Ein Verfahren, das auch Reprogrammierung genannt wird. In Laborversuchen gelang es dem Forscherteam bereits, mit seiner neuen Methode Hautzellen von lebenden Mäusen zu Nervengewebe “umzuprogrammieren“. Außerdem konnten sie Hautzellen zur Umwandlung in Gefäßzellen anregen und dadurch beschädigte Muskulatur heilen. Möglich war das dank eines neuen Verfahrens, das Gewebe-Nano-Transfektion (tissue-nano-transfection oder TNT) heißt.

Chandan Sen mit einem der Chips, die bei der TNT_Methode auf die Haut gelegt werden. Quelle: Universität Ohio

Aus vorausgegangenen Studien weiß man, dass sich die Eigenschaften einer Zelle verändern, wenn bestimmte DNA-Bruchstücke, sogenannte Reprogrammierungsfaktoren, eingeschleust werden. Der Fachbegriff für ein solches Einbringen von Genen lautet Transfektion. Die TNT könnte eine neue, schonende und effektive Methode sein, um Reprogrammierungsfaktoren in Körperzellen eines lebenden Organismus zu befördern.

In ihren Versuchen gingen die Forscher folgendermaßen vor: Sie legten zunächst über der Haut der Labortiere eine leichte elektrische Spannung an. Dann legten sie von außen einen kleinen Chip auf die Haut, der mit einer Lösung benetzt war. Anschließend erzeugten sie einen kurzen elektrischen Impuls, durch den die Wände der Hautzellen durchlässig wurden. Für einen Moment entstanden kleinste Öffnungen in den Zellwänden, sogenannte Nanokanäle. Die Reprogrammierungsfaktoren, die durch das elektrische Feld beschleunigt wurden, konnten so in die Zellen gelangen. “Wir haben es an einer Maus ausprobiert, und es funktioniert tatsächlich“, sagt James Lee, einer der beteiligten Wissenschaftler. “Es schießt die DNA direkt in die Zelle.“

Weniger Risiken als ältere Verfahren

Die TNT-Methode scheint sich dadurch auszuzeichnen, dass sie weniger Risiken als ältere Verfahren birgt. So gab es bereits die Möglichkeit, DNA-Material mithilfe von Viren in Körperzellen einzuschleusen. Doch dabei besteht die Gefahr, dass es zu ungewollten Mutationen kommt. Auch den Ansatz, Reprogrammierungsfaktoren mithilfe elektrischer Spannung in Zellen einzubringen, gibt es schon länger. Doch dabei drohten Gewebeverletzungen. Zudem funktionierten andere Methoden weniger präzise. Ihr TNT-Verfahren hingegen erzeuge keine Schäden im Gewebe und könne das Material ganz gezielt in die gewünschten Zellen einbringen, schreiben die US-Wissenschaftler in ihrer Veröffentlichung.

“Das Verfahren dauert nur weniger als eine Sekunde und ist nicht invasiv“, so Chandan Sen, ebenfalls als Forscher an der Studie beteiligt. “Innerhalb von sieben Tagen sind Veränderungen feststellbar.“ So sprossen eine Woche nach der TNT-Behandlung neue Gefäße in den Beinen von Mäusen, in denen die Durchblutung unterbrochen und deren Gewebe geschädigt war.

Bisher wurde die Methode auf der Haut getestet, aber auch ein Einsatz an anderen Organen wäre theoretisch möglich. Quelle: Universität Ohio

Die Einsatzmöglichkeiten seien vielfältig, sagt Chandan Sen: “Unsere Technologie ist nicht auf den Gebrauch an der Haut beschränkt, sie kann mit anderen Geweben im Körper oder außerhalb des Körpers benutzt werden, die Haut ist nur ein Beispiel.“ Das heißt, es ließen sich womöglich Schäden innerer Organe damit behandeln.

Abzuwarten bleibt, ob die Technologie auch bei Menschen so erfolgreich sein wird wie in den Tierversuchen. Und ob sie sicher genug ist, um sie in der Breite anzuwenden. Nur wenn beides zutrifft, könnten daraus Therapien entstehen. Eine Möglichkeit wäre, mit TNT die Entstehung von Nervenzellen aus der Haut anzuregen. Und mit diesen Zellen Alzheimer- oder Parkinson-Erkrankungen zu behandeln. Klinische Tests zur Anwendung bei Menschen könnten innerhalb des nächsten Jahres beginnen.

Von Irene Habich

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