Funktionierende Muskeln aus dem Reagenzglas
Erstmals haben Forscher naturidentische Muskelfasern im Labor gezüchtet. Daran sollen Medikamente auf ihre Verträglichkeit getestet werden. Nächstes Ziel ist der Einsatz von Arzneimitteln, die genau auf den jeweiligen Patienten zugeschnitten sind.
Im Labor gewachsene menschliche Muskeln: Unter dem Mikroskop zeigt die rote Färbung die typischen Streifen der Muskelfasern.
Foto: Duke University
Verspannte Muskeln lassen sich medikamentös lösen. Ebenso können Medikamente starke Schmerzen lindern. Manche dieser Arzneimittel haben Nebenwirkungen, die zudem noch individuell unterschiedlich sind. Da hilft nur risikoreiches Ausprobieren. Das gilt auch für Neuentwicklungen.
Künftig lassen sich personalisierte Medikamente entwickeln, deren Zusammensetzung genau auf den jeweiligen Organismus abgestimmt sind. Getestet werden sie, bevor sie angewandt werden, an Muskeln, die im Labor gezüchtet werden. Basismaterial sind Zellen aus dem Gewebe des Patienten. Diese biotechnisch hergestellten Muskeln reagieren auf elektrische Impulse, die das Gehirn über die Nervenbahnen schickt, genau so wie natürliches Gewebe.
Muskelfasern wachsen auf einem Stützgerüst
Dieses Kunststück haben US-Forscher um Lauran Madden von der Duke University in Durham im US-Bundesstaat North Carolina fertiggebracht. Eine Weltpremiere. Ausgangsmaterial waren Zellen, die bereits die Stammzellphase überwunden hatten, aber noch kein wirkliches Gewebe bildeten. Diese „myogenen Vorläufer“ vermehrten die Biotechniker im Reagenzglas. Als die Zahl ausreichte fixierten sie die Zellen auf einem Stützgerüst mit einem gelartigen Nährmedium. Es zeigte ihnen gewissermaßen, wo es lang geht – es entstanden Muskelfasern, die identisch waren mit denen von Menschen oder Tieren.
Ein Jahr hat es gedauert, bis das Team, das bereits Erfahrungen mit der Zucht tierischer Muskeln hatte, auch die menschliche Variante beherrschte. „Wir mussten Variable wie Zell- und Geldichte immer wieder verändern, damit es auch mit menschlichen Zellen funktionierte“, so Madden.
Heilung von Muskeldefekten denkbar
In zahlreichen Testreihen überprüften die Forscher ihre Produkte. Es stellte sich heraus, dass sie auf Medikamente genauso reagieren wie natürliche menschliche Muskeln. Bei tierischem Gewebe ist das nicht immer so. Die neuen Fasern können daher helfen, verträglichere Medikamente zu entwickeln.
Um personalisierte Medikamente zu entwickeln sollen den jeweiligen Patienten Muskel- oder Stammzellen entnommen werden, um Muskelfasern zu züchten. An diesen werden dann unterschiedliche Arzneimittel auf Verträglichkeit getestet. Mit dem besten wird der Kranke dann behandelt. Gemeinsam mit Medizinern untersuchen die Wissenschaftler, wie groß die Übereinstimmung der Wirkung von Medikamenten von Patienten mit den Effekten auf die Labor-Muskeln ist. Denkbar ist auch, mit Zellen aus dem Labor Muskeldefekte zu heilen.
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