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Die Zellingenieure formieren sich

Das Herstellen von biologischem Gewebe oder Knochen ist keine leichte Aufgabe. Doch die Nachfrage nach Tissued-Engineering-Produkte steigt. Gefragt sind neue Bioreaktoren und Fertigungsequipment.

Weltweit laufen die Aktivitäten rund um die Stammzellenforschung und die In-vitro-Zellvermehrung auf Hochtouren: „Der schnelle Transfer von wissenschaftlichen Ergebnissen in die industrielle Entwicklung und kommerzielle Umsetzung ist entscheidend für neue Therapien und den medizinischen Erfolg“, konstatiert Scott P. Bruder, Senior Vice President and Chief Technology Officer bei dem US-Unternehmen Becton Dickinson & Co auf einem Symposium der US-National Science Foundation. Zwar steckt die Bioproduktion von Zellen, Haut, Knochen oder ganzer Organe noch in den Kinderschuhen, aber der Ruf nach leistungsfähigen Werkzeugen und automatischen Verfahren ist lauter denn je: „Sowohl beim Life-Science-Monitoring von lebenden Präparaten als auch beim Proben-Scanning gibt es einen deutlichen Schub in Richtung Prozessautomatisierung“, betont Abteilungsleiter Jan Stallkamp vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA.

Hoher Erwartungsdruck

Der Erwartungsdruck bei Ersatz von erkranktem Gewebe und der Unterstützung gestörter Organfunktionen ist hoch. Rund 230 Millionen Euro hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) in den letzten Jahren in die Forschung gesteckt, darunter 38 Millionen Euro in das Tissue Engineering. 15 Millionen Euro flossen in industrielle Verbundprojekte mit dem Ziel, Produkte und Therapieverfahren auf dem Feld der Regenerationstechnologien voranzutreiben und Defizite bei ihrer Herstellung zu beseitigen.
Neue Bioreaktoren und bessere Fertigungstechnik ist gefragter denn je, denn es gibt keine wirtschaftlichen Standardverfahren für den Umgang mit Zellkulturen und ihrer Vermehrung im Labor. Tissue Engineering fertigt aus körpereigenen Zellen ein lebens- und funktionsfähiges Implantat, das zerstörtes Gewebe oder Knochenteile ersetzt und im Körper mitwächst. Trägermaterial und Zellen benötigen dabei optimale In-vitro-Bedingungen, um zu verwendbarer Haut, Gelenkknorpel oder Knochenersatz heranzuwachsen. Meist sind es Forschungsinstitute oder Großkliniken, die in ihren Labors erste Produktionskapazitäten aufgebaut haben. Im Biopolis-Labor des Stuttgarter Fraunhofer-Instituts IPA beispielsweise steht auch eine Gewebefabrik, die vollautomatisch dreidimensionales Hautgewebe konstruiert und züchtet. Das Institut will in diesem Jahr die Produktion soweit hochfahren, dass monatlich rund 5000 Hautkonstrukte zu einem Preis von rund 34 Euro pro Stück gefertigt werden können.

Herzklappen aus Nabelschnurzellen

Schwieriger ist es, Gewebe mit Blutgefässen zu züchten oder lebensfähige Organe. Am Deutschen Herzzentrum in Berlin haben Wissenschaftler eine Methode entwickelt, um in einem Bioreaktor aus Nabelschnurzellen von Neugeborenen Zellverbände für biologische Herzklappen zu gewinnen. Durch das Drehen der Besiedelungseinheit in verschiedene Richtungen ist es möglich, die Zellen gleichmäßig auf ein Trägermaterial aufzubringen und das Wachstum positiv zu beeinflussen. Dabei kommt es darauf an, dass so genannte Matrixproteine entstehen, die sich fortpflanzen und zum Ausgangsprodukt für wachstumsfähige Herzklappen werden.
Herstellungslizenzen für die Produktion von Reperaturzellen für erkrankte Körperteile gibt es im EU-Raum erst wenige. Die in Michigan ansässige US-Company Aastrom Biosciences erhielt für ihr Knochenregenerationsprogramm über eine hundertprozentige Tochtergesellschaft in Berlin eine Lizenz für die unternehmenseigenen Tissue Repair Cells (TRCs). Die Produktionsanlage wurde in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart realisiert. Das Fraunhofer IGB verfügt über Labore zur Herstellung von autologen Transplantaten, die den Richtlinien des Good Manufacturing Practice (GMP) entsprechen. Ein Pluspunkt, der eng mit dem Erfolg von biologischen Produktionsstätten verknüpft ist: „Ohne Prozess-Validierung und -Monitoring mit qualifizierten Geräten unter Einhaltung europäischer Richtlinien gibt es keine Garantie für die Qualität und Sicherheit der Produkte“, sagt Professor Heike Walles, Abteillungsleiterin für Zellsysteme am Fraunhofer-Institut IGB. Das Suttgarter Institut hat bereits die Herstellungserlaubnis für ein autologes Knorpel- sowie für ein autologes Stammzelltransplantat.

Hohe Kontaminationsgefahr bei Zellproduktion

In Teltow residiert die Aktiengesellschaft Co.don die ihr Pharmaziegeschäft mit zellbasierten Medikamenten um Tissue Engineering-Produkte für Gelenkknorpelimplantate und Bandscheiben erweiterte. Vor allem investierte die Company in eine selbstentwickelte Isolatorentechnologie, die das Kontaminationsrisiko von zellbasierten Implantaten im Reinraum entschärft. Da körpereigene Zelltransplantate wärmeempfindlich sind, lassen sich keine Sterilisationsverfahren zur Abwehr von Verunreinigungs-  und Kontaminationsgefahren einsetzen. Co.don verlegt deshalb die komplette Ausrüstung  für die Transplantatherstellung und Qualitätskontrolle in einen eigenen Isolator innerhalb des Reinraums.
Zusammen mit Partnerunternehmen will der Laborausrüster Köttermann in Niedersachsen ein Musterlabor zur Herstellung von bioartifiziellem Gewebe entwickeln, dass sich für die wirtschaftliche Produktion von Herzklappen oder Knochengewebe eignet. Das Biotechnik-Labor ist speziell auf die Aufgaben des Tissue Engineering zugeschnitten und setzt auf neu angepasste Bioreaktoren sowie eine GMP-zertifizierte Produktion von Geweben.

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Geist & Macht

– 18.02.2011 – Der Verteidigungsminister verhält sich genau so, wie der erfahrene Rechtsanwalt bei Entdeckung einer möglichen Regelwidrigkeit empfiehlt: Den Plagiatsvorwurf energisch zurückwiesen und andeuten, dass vielleicht Missverständnisse den Eindruck hervorrufen, dass bei der Doktorarbeit etwas schief gelaufen sei. Damit der Fleck auf der weißen Weste nicht zu große wird, den Titel – als ein kleines Zugeständnis an die Gegenseite – vorübergehend auf Eis gelegt. Das wars. Vielleicht kurz noch ein wehmütiger Gedanke an die akademischen Meriten, die so gut zur Karriereplanung und zum Adelstitel passen – aber den kann ja nicht einmal ein Gericht streichen.

Warum ein erfolgreicher Politiker die akademische Zierde sucht und dabei darauf verfällt, eine wissenschaftliche Arbeit mit fremden Gedankengut ohne Quellenangabe praktisch nebenbei zu verfassen, ist seltsam. Entweder hält der Mann wissenschaftliches Nachforschen und Analysieren ohnehin für überflüssig, weil es nur Zeit kostet und – außer dem Titel – nichts Verwertbares für den Job einbringt. Oder er braucht Argumentationshilfe, die es schnell und seitenfüllend per Mausklick im Internet gibt. Vielleicht gehört so ein Vorgehen zur Pragmatik eines vielbeschäftigten Leistungsträgers, der es gewohnt ist Aufgaben zu delegieren und sich die gewünschten Resultate auf den Schreibtisch legen zu lassen, auch wenn sie manchmal etwas spät eintrudeln, wie beim Luftschlag des Oberst Klein nahe Kundus.

Zweifel an den intellektuellen Fähigkeiten des Freiherrn Karl-Theodor zu Guttenberg indes  sind aus der Luft gegriffen. Das entkräftet einmal der Lebenslauf, der zwar gradlinig aber nicht ganz ohne Stolpersteine direkt in die Führungsetage der Republik führt. Zum anderen ist der Terminplan des Außenministers sehr eng beschnitten, so dass der ruhigen Entfaltung wissenschaftlicher Gedanken und schlüssiger Argumentationslinien neben dem aufreibenden Alltagsgeschäft schlicht die Zeit fehlt. Der Dienst am Vaterland und das richtige Timing für die Einsatzbefehle der Truppe degradiert doch eine Dissertation, bei allem Respekt, zur schöngeistigen Sonntagsübung.

Schwerwiegender ist die Stellung zum wissenschaftlichen Arbeiten und der Verbindung von Geist und Macht. Offenbar schätzt der Amtsinhaber im Verteidigungsministerium am Wissenschaftsbetrieb eines: die Strahlkraft eines professoral beglaubigten Ehrentitels. Auf akademisches Wissen kommt es in der Politik nicht an, wie die Süddeutsche Zeitung bemerkt. Das heisst nicht, dass Machtinhaber nicht denken. Im Gegenteil, sie analysieren die Lage, bewerten die vorhandenen Mittel und entscheiden ganz praktisch. Hier geht’s lang, dort wollen wir hin, jetzt aber los. Dafür ist eigentlich nicht mal ein Abitur erforderlich. Trotzdem schmücken sich gern eine ganze Reihe von Politikern mit den Weihen einer Universitätsausbildung. Offenbar fühlt sich in der politischen Arena mancher wohler, wenn er beim Erklimmen der Karriereleiter ein Uni-Zertifikat in der Schublade hat – egal wie man es kriegen kann.

Als pikanter Nebeneffekt des ministeriellen Vorgehens ist die Universität Bayreuth selbst in die Löwengrube gefallen. Die Professoren zeichnen die Arbeit des Freiherrn mit einem „summa cum laude“ aus und adeln damit gleich Textpassagen mit, die aus Zeitungen oder einem Reiseführer stammen. Wissenschaft auf der Höhe der Zeit oder Qualitätsverlust bei der geistigen Elite?

Die Doppelhelix …

ist vielen aus dem Biologieunterricht bekannt. Einer der Entdecker der genetischen Strickleiter, Francis Crick, ist unlängst einem Krebsleiden erlegen. In den Nachrufen kommt dem Nobelpreisträger viel Ehre zuteil. Er sei einer der großartigsten und einflussreichsten Wissenschaftler aller Zeiten, heißt es allerorten. Crick veröffentlichte zusammen mit seinem Forscherkollegen James Watson jene doppelreihige Molekülkette, die, leicht gedreht, „das Geheimnis des Lebens“ enthüllt. Was im Jahre 1953 der Öffentlichkeit präsentiert wurde, war das Strukturmodell der Desoxyribonukleinsäure – kurz DNS. Das Riesenmolekül mit seinen vier verschiedenen organischen Basen, den Wasserstoffbrücken und Atombindungen bietet reichlich Stoff zum Büffeln für Gymnasiasten, aber auch Material für weltanschauliche Neudeutungen. Schon die Entdecker bezeichneten das Zusammenspiel von Proteinen, Enzymen und Nukleinsäuren in den Zellen des Organismus als die biochemische Basis des Lebens.

Das Leben des Francis Crick war allerdings alles andere, als ein ordentlich zusammengestecktes DNS-Molekül. Seine Dissertation konnte er wegen einem Job bei der britischen Admiralität (Thema: magnetische und akustische Seeminen) nicht fertig stellen. Im Kollegenkreis galten Crick und Watson als Laborclowns, die viel und laut redeten und immer andere Sachen im Kopf hatten, als Moleküle aus Basen und Säuren. Ihre Arbeiten ließen keinen ausgebildeten Forschergeist erkennen, sondern glänzten mit falschen Darstellungen oder Anfängerfehlern. Das alles hinderte Crick und Watson nicht daran, am Schreibtisch aus Pappstücken und Maschendraht eine spiralförmige Leiter zu bauen. In nur einer Stunde entstand jene nobelpreisgekrönte Doppelspirale, die als wegweisend für die moderne Gentechnik gilt.

Bis zuletzt glaubte Crick an das chemisch codierte Leben. In den letzten Jahren suchte er Geist und Bewusstsein aus der Molekularbiologie abzuleiten. Weit ist er nicht gekommen, doch über eines war er sich ganz sicher: „Die Bilanz der Philosophen ist seit 2000 Jahren so armselig, dass ihnen eine gewisse Bescheidenheit besser anstünde.“ Ein gutes Vermächtnis für moderne Gerhirnforscher, Informatiker und alle anderen künstlichen Intelligenzler.