Schöne neue Haut

Die Natur wusste, was sie tat, als sie die Haut, das größte Organ des Körpers, entwarf. Als Hülle für den Körper kommt nichts anderes als eine erste Verteidigungsstufe gegen Infektionen, Traumata und Austrocknung. Das Problem ist, dass die Haut für die 4 Millionen Menschen, die von chronischen Wunden geplagt werden, und die mehr als 50.000 Menschen, die jedes Jahr in den Vereinigten Staaten zur Behandlung von Verbrennungen ins Krankenhaus eingeliefert werden, immer knapp ist.

Traditionelle Behandlungen für diese schmerzhaften und oft lebensbedrohlichen Zustände umfassen Verbände, die kleinere Wunden schützen und dem Körper passiv ermöglichen, zu heilen. Die Behandlung großer oder hartnäckiger Wunden kann eine Hauttransplantation umfassen. Eine Hauttransplantation erfordert jedoch einen Krankenhausaufenthalt und erzeugt eine weitere Wunde an der Entnahmestelle. Und nach viel Schmerz, Mühe und Kosten überlebt das Transplantat einfach nicht immer.

Was wir nicht wissen

Diese Geschichte war Teil unserer Juli-Ausgabe 1997



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Unzufrieden mit diesen konventionellen Behandlungsmethoden versuchten Forscher in den 1980er Jahren eifrig, natürlich vorkommende Wachstumsfaktoren zu isolieren, die die Heilung fördern. Aber die Ergebnisse mit einzelnen Wachstumsfaktoren waren im Allgemeinen enttäuschend, da sich die Wundheilung als komplexer herausstellte, als die Forscher ursprünglich dachten, und herauszufinden, welche Faktoren wann und in welcher Dosis auf eine Wunde getupft werden müssen, bleibt eine gewaltige Aufgabe.

Wissenschaftler haben sich daher kultivierter Haut zugewandt, in der Hoffnung, dass sie nicht nur eine dringend benötigte Abdeckung bietet, sondern auch ohne Spenderabgleich sofort gebrauchsfertig ist. Tatsächlich hat sich ein neuartiger Hauttyp namens Apligraf Living Skin Equivalent in dieser Hinsicht als vielversprechend erwiesen. Nach Angaben des Herstellers, Organogenesis of Canton, Mass., heilten die Wunden bei Verwendung des lebenden Hautgewebes in klinischen Studien an Patienten mit venösen Ulzera, die normalerweise an Beinen und Füßen als Folge einer abnormalen Blutdrainage auftreten, im Durchschnitt in 57 Tage. Vergleichbare Wunden, die mit Standardtherapie mit Druckverbänden behandelt wurden, heilten im Durchschnitt in 181 Tagen. Und 57 Prozent der Patienten, die mehr als ein Jahr lang mit ihren Geschwüren gekämpft hatten, sahen ihre Wunden vollständig schließen, verglichen mit 17 Prozent der Patienten, die eine konventionelle Behandlung erhielten.

Andere Unternehmen wie Advanced Tissue Sciences in La Jolla, Kalifornien, arbeiten an Produkten für kultivierte Haut, aber die Organogenesis-Haut ist einzigartig, da sie im Gegensatz zu anderen Produkten zwei lebende Schichten hat – eine äußere Epidermis und eine darunter liegende Dermis. Ohne beide Teile hat man nicht wirklich Haut, sagt David Heimbach, Direktor des Burn Centers der University of Washington.

Die Epidermis, die dünne, schützende obere Schicht, wird von der dickeren, empfindlicheren Schicht der darunter liegenden Dermis ernährt. Wenn sich die abgestorbenen, flachen Zellen, die den äußersten Teil der Epidermis bilden, abnutzen, werden sie durch sich schnell teilende Zellen von unten, die Keratinozyten genannt, ersetzt, die ein zähes Protein und eine einzigartige Fettsubstanz produzieren, die die Haut wasserdicht macht. Die Dermis, die hauptsächlich aus Fibroblastenzellen besteht, enthält die Blutgefäße, Lymphgefäße, Nerven, Haarfollikel, Schweißdrüsen, Talgdrüsen und ein Netzwerk des faserigen Proteins Kollagen, das der Haut Flexibilität und strukturelle Unterstützung verleiht.

Der Schlüssel zur Entwicklung der neuen im Labor gezüchteten Haut liegt darin, nur die dominanten funktionellen Zellen zu kultivieren: Keratinozyten und Fibroblasten. Während das Immunsystem andere transplantierte Zellen in der Haut abstößt, akzeptiert es diese beiden aus unbekannten Gründen als gutartig.

Der Herstellungsprozess beginnt mit Haut, die normalerweise weggeworfen wird – Vorhaut von beschnittenen Säuglingen. Ein bisschen Haut von der Größe einer Briefmarke kann ungefähr vier Hektar Hautäquivalent ergeben. Sobald das Gewebe mechanisch und enzymatisch auf zellulärer Ebene abgebaut ist, nähren hochselektive Wachstumsbedingungen nur die Keratinozyten und Fibroblasten und reinigen so die Kultur von unerwünschten Zelltypen. Techniker mischen die Fibroblasten dann mit einer speziell zubereiteten Kollagenlösung, die ein Gel bildet, das die Zellen zu einem dichten Gitter umformen. Keratinozyten, die auf diese Schicht gelegt werden, heften sich an und beginnen, wenn sie der Luft ausgesetzt sind, die Epidermis zu bilden.

Die resultierende Haut sieht aus, fühlt sich an und verhält sich wie normale menschliche Haut. Wenn es verwundet ist, kann es sich sogar selbst heilen. Und es kann in jeder Größe und Form angebaut werden, obwohl Organogenesis es aus medizinischen Gründen in drei-Zoll-Scheiben und vier mal acht Zoll großen Rechtecken bereitstellt - die Größen, die Verbrennungschirurgen gewohnt sind. Die kultivierte Haut passt sich auch bemerkenswert gut an ihre neue Umgebung an. Tatsächlich zeigte keiner der Patienten in der klinischen Studie irgendwelche Anzeichen einer immunologischen Abstoßung. Und, vielleicht am bemerkenswertesten, ersetzen die eigenen Zellen des Patienten schließlich das fremde Gewebe und die für die Pigmentierung verantwortlichen Zellen kehren zusammen mit der normalen Hautfarbe zurück.

Die Ergebnisse waren dramatisch, sagt Morton Altman, ein Forschungsberater am California College of Podiatric Medicine in San Francisco, der beim Testen der kultivierten Haut geholfen hat. Die Patienten berichteten von einer fast sofortigen Schmerzlinderung und die Heilung verlief schnell, sagt er.

Trotz dieser Begeisterung bleiben zwei Hürden. Organogenesis hat die FDA-Zulassung beantragt und den Status einer beschleunigten Überprüfung erhalten. Aber ein Nicken der FDA ist zwar noch notwendig, reicht aber für den Erfolg nicht mehr aus, sagt Howard Jones, der bei Curative Technologies für Regulatory Affairs und Licensing zuständig ist, das den Markt für Hautverbände im Zuge des Betriebes eines landesweiten Wundnetzwerks genau beobachtet -Pflegezentren. In der neuen Ära des Managed Care müssen sich Hersteller für die Wirtschaftlichkeit neuer Produkte einsetzen.

Obwohl noch kein Preis für seine kultivierte Haut festgelegt wurde, schätzt Organogenesis, dass der Preis beispielsweise für eine venöse Ulkusbehandlung auf mehr als 1.000 US-Dollar liegen könnte und sich immer noch als billiger als die Standardtherapie erweisen könnte. Und die Entwickler sind zuversichtlich, dass sie es für weniger Geld produzieren können. Obwohl die Zellkultur ein mühsamer Prozess sein kann, sollten große Produktionschargen Skaleneffekte bieten.

Sollte das Produkt diese Hürden überwinden, wird es das erste künstlich hergestellte lebende Gewebe sein, das auf den Markt kommt. Und diese schöne neue Haut kann nur der Anfang sein. Wissenschaftler entwickeln auch andere Gewebeprodukte wie Blutgefäße, Herzklappen, Knorpel und sogar ganze Organe. Wie bei kultivierter Haut stellen sie fest, dass ihre wichtigsten Verbündeten die Zellen sind, die bereits wissen, wie diese komplexen Gewebe hergestellt werden.

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