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Stammzellen in der Schwerelosigkeit Für Transplantationsmedizin: Ersatzgewebe aus dem All

Autor / Redakteur: David Flötner* / Christian Lüttmann

Mit dem Raumschiff ins Labor – das könnte ein Konzept für die nahe Zukunft sein. Forscher der Universität Zürich testen gerade, wie sich Schwerelosigkeit auf die Zucht von Gewebe auswirkt. Die Gewebenachbildung im Orbit könnte dank Schwerelosigkeit einen neuen Forschungs- und Produktionsstandort erschließen.

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Start des Versorgungsflugs Space X CRS-20 zur Internationalen Raumstation ISS von Cape Canaveral, USA am 6. März um 23:50 Uhr EST
Start des Versorgungsflugs Space X CRS-20 zur Internationalen Raumstation ISS von Cape Canaveral, USA am 6. März um 23:50 Uhr EST
(Bild: NASA)

Zürich, Cape Canaveral/USA – Am 6. März um 23:50 Uhr Lokalzeit startete von der US-amerikanischen Cape Canaveral Air Force Station der Versorgungsflug Space X CRS-20 zur Internationalen Raumstation ISS. Mit an Bord sind zweihundertfünfzig Teströhrchen der Universität Zürich mit adulten menschlichen Stammzellen. Aus diesen Zellen sollen sich während des einmonatigen Aufenthalts im All Gewebe von Knochen, Knorpel und anderen Organen entwickeln. Mit diesem Testprojekt prüfen Oliver Ullrich und Cora Thiel, die beiden Leiter des Forschungsprojekts vom UZH Space Hub, ein von ihnen entwickeltes neuartiges Verfahren zur Gewebesynthese.

Mit Schwerelosigkeit Tierversuche reduzieren

Warum es sinnvoll sein kann, solche Versuche im All durchzuführen statt auf der Erde, beschreibt Forschungsleiterin Thiel: „Wir nutzen die Schwerelosigkeit als Werkzeug.“ Physikalische Kräfte wie die Schwerkraft beeinflussen, wie sich Stammzellen differenzieren und wie die Bildung und Regeneration von Geweben organisiert wird. Die Forscher gehen davon aus, dass sich die neu gebildeten Zellen durch die geringe Schwerkraft an Bord der ISS dreidimensional ohne Matrix und zusätzliche Hilfsstrukturen organisieren. Das Experiment findet in einem mobilen Mini-Labor, dem Cube-Lab-Modul der US-Firma Space Tango, statt. Das Modul besteht aus einem geschlossenen und sterilen System, in dem sich die Stammzellen bei konstanter Temperatur vermehren können.

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Verläuft das Testprojekt erfolgreich, soll schrittweise vom kleinen Labor- auf den größeren Produktionsmaßstab umgestellt werden. Mit dem Verfahren soll zukünftig mithilfe von Stammzellen, die in einem Routineeingriff entnommen werden, im All Ersatzgewebe wie etwa Knorpel oder neue Leberzellen gezüchtet und anschließend dem Patienten implantiert werden. Gemäß Ullrich zeichnet sich ein weiteres Anwendungsgebiet in der Präzisionsmedizin ab: „So könnte dank künstlich erzeugter Eigengewebe ermittelt werden, welche Medikamentenkombination für die jeweilige Patienten ideal ist. Zudem dürften die im All gezüchteten menschlichen Gewebe und organähnlichen Strukturen helfen, die Zahl der Tierversuche zu reduzieren.“

Labore im Weltraum

Dass das Projekt zu teuer ist, um eines Tages in einer tatsächlichen Anwendung zu münden, meinen die Forscher nicht. Entgegen der verbreiteten Meinung sei der Transport ins All heute kein wesentlicher Kostenfaktor mehr. „Bei Raumfahrtprojekten sind vor allem die einzeln angefertigte Hardware und die Bürokratie die wesentlichen Kostentreiber“, sagt Ullrich. Er setzt deshalb bei Apparaturen und Instrumenten bewusst auf etablierte medizinische Serienprodukte. Vom zukünftigen Nutzen der Raumfahrt ist der UZH-Forscher überzeugt: „Der Mensch wird in wenigen Jahrzehnten den erdnahen Weltraum mit seinen spezifischen Eigenschaften als Forschungs-, Entwicklungs- und Produktionsort nutzen“.

* D. Flötner, Airbus Defence and Space, 82024 Taufkirchen

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