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Organe aus dem Reagenzglas? Viele Medizintechniken sind zwar Zukunftsvisionen, aber dennoch so realistisch, dass sie ernsthaft erforscht werden.

Die Medizin von morgen

Werden Kranke künftig von Robotern behandelt und unsere Urenkel 150 Jahre alt? Weltweit arbeiten Forscher an Medizintechniken der Zukunft.

Text: Dr. Andrea Exler

Krankheiten besiegen und das Leben der Menschen verlängern – dies ist von alters her der Ehrgeiz unserer westlichen Heilkunde. Wie kann man sich die Hightech-Medizin kommender Generationen vorstellen? Werden statt menschlicher Ärzte in hundert Jahren blinkende Metallgehäuse von Krankenzimmer zu Krankenzimmer rollen und an den Betten 150-Jähriger Diagnosen herunterleiern? Dies bleibt wohl Science-Fiction, denn der vollständige Ersatz des Menschen durch Maschinen zeichnet sich auch in ferner Zukunft nicht ab.

Nieren aus dem Reagenzglas

Die Meldung war in der Fachwelt eine Sensation: Britischen Forschern gelang es 2018 erstmals, aus menschlichen Stammzellen Nierengewebe (sogenannte Nephrone oder Nierenkörperchen) herzustellen. Nach der Implantation bei Mäusen erfüllten diese Zellen ihre biologische Funktion: Blut zu filtrieren und Urin zu produzieren, wenn auch in geringen Mengen. Zwar sind die isolierten Zellen noch nicht klinisch nutzbar. Doch die komplexen Nephrone, die unser Blut von Abfallstoffen reinigen, im Labor „nachzubauen“, gilt schon heute als Meilenstein. In die Stammzellenforschung werden große Hoffnungen gesetzt, vor allem bei der Behandlung Schwerstkranker. Aus körpereigenen Stammzellen des Patienten soll gesundes Gewebe gezüchtet werden, das der Organismus (im Gegensatz zu Spenderorganen) nicht abstößt. Stammzellen können alle Zelltypen hervorbringen: Blut-, Nerven-, Knochen- und andere Zellen, die sich in Aufbau und Funktion unterscheiden. Schon heute werden Stammzellen in begrenztem Umfang klinisch eingesetzt.

Pillen, die kommunizieren

Bei der Nachricht muss man erst mal schlucken: In den USA wurde Ende 2017 eine Tablette zugelassen, die meldet, wann und in welcher Dosierung sie eingenommen wurde. Das erste digitale Medikament der Welt entwickelte das US-Unternehmen Proteus Digital Health. Jede einzelne Tablette enthält einen winzigen Sensor, der bei Kontakt mit Magensäure einen Impuls an ein Pflaster sendet, das der Patient auf der Haut trägt. Dieses kann Signale an gewünschte Empfänger senden, etwa an den behandelnden Arzt. Bei dem zugelassenen Medikament handelt es sich um ein Neuroleptikum, angewendet unter anderem bei schizophrenen Patienten, die auf ärztliche Behandlung oft ablehnend reagieren. Europäische Datenschützer äußern darüber Bedenken: Eine Technologie, die in den Körper eindringt und von dort Daten weiterleitet, scheint ebenso viele Risiken wie Chancen zu haben. Doch die Digitalisierung unserer Körperwerte hat bereits begonnen: Millionen Hobbysportler erheben laufend ihre eigenen Vitaldaten – freiwillig.

Tests und Zellen von Google und Facebook

Im kalifornischen Silicon Valley investieren immer mehr Internetfirmen in Biotechnologie. Ärzte und Biologen forschen gemeinsam mit Software-Entwicklern und Ingenieuren. Die Google-Tochter Verily will nun einen Bluttest zur Krebsdiagnose entwickeln. DNA-Sequenzierungsmaschinen sollen genetisches Material erkennen, das von kleinsten, unerkannten Tumoren abgesondert wird, lange bevor herkömmliche Diagnoseverfahren diese erfassen können. Facebook-Chef Mark Zuckerberg finanziert unter anderem den Aufbau eines digitalen Zellatlas, eines umfassenden Verzeichnisses aller bekannten menschlichen Zelltypen. Insgesamt spendete er drei Milliarden US-Dollar seines Privatvermögens für medizinische Grundlagenforschung. „Durch die Vermischung von Informatik und Medizin stehen wir am Anfang eines Jahrhunderts der Biologie“, glaubt der Stanford-Professor Vijay Pande. Er forschte lange an der Verbindung von Informatik und Biologie und gründete eine Risikokapitalgesellschaft, die Start-ups aus diesem Bereich finanziert.

Roboter als Ärzte

Künstliche Intelligenz ist aus der klinischen Praxis nicht mehr wegzudenken. Operationsroboter erreichen bei manchen Eingriffen einfach eine höhere Präzision. Bei Prostata-, Blasen- oder Nieren-OPs werden sie routinemäßig eingesetzt. Allerdings funktioniert das nur in Kooperation mit dem Menschen. Kein Roboter kann den Körper des Patienten abtasten. Den Apparaten mangelt es schlichtweg an Fingerspitzengefühl. Roboter können heute nicht einmal eine Spülmaschine ausräumen, ohne dass Gläser zu Bruch gehen. Auch Wunden vernähen oder gesundes Gewebe von Tumorgewebe unterscheiden können nur Menschen. Für das Umbetten Pflegebedürftiger gibt es zwar Hebegeräte, die den Rücken der Pflegekräfte entlasten. Doch die Geräte müssen von Menschen bedient werden. „Dr. Algorithmus“ bleibt also noch auf absehbare Zeit Science-Fiction. Auch wenn ein humanoider Roboter 2017 in China erfolgreich die ärztliche Zulassungsprüfung bestanden hat.

Viren als Bakterienkiller

Eines der drängendsten Probleme der Medizin ist die Verbreitung von Bakterien, die unempfindlich gegen antibiotische Wirkstoffe sind: multiresistente Keime. An den Folgen einer Antibiotikaresistenz sterben laut WHO pro Jahr weltweit rund 700.000 Menschen. Nach Behandlungsalternativen wird fieberhaft gesucht. Im Gegensatz zu Roboterärzten ist hier eine Lösung in naher Zukunft denkbar. Intensiv erforscht werden Viren, die nur Bakterien befallen und zerstören, sogenannte Bakteriophagen („Bakterienfresser“). Für Menschen und Tiere sind diese Viren ungefährlich. Sie kommen in der natürlichen Umgebung von Keimen vor und wurden schon vor rund 100 Jahren entdeckt. In ihrer natürlichen Form werden sie jedoch vom menschlichen Organismus schnell eliminiert. Die Weiterentwicklung wird derzeit intensiv erforscht, um sie mittelfristig anstelle von Antibiotika einzusetzen. Großes Potenzial für medizinische Bakteriophagen wird auch in der Tierhaltung gesehen, wo der Antibiotikaeinsatz dringend reduziert werden muss.

Zellforschung als Krebstherapie

Die für Laien vielleicht bedeutsamste Frage ist die nach der Zukunft der Krebstherapie. Unter dem Stichwort Personalisierung laufen vielfältige Forschungen zusammen. Ziel ist es, mithilfe der Molekularbiologie die Therapie auf das einzigartige genetische Profil des Tumors abzustimmen. Die Ursache von Krebserkrankungen sind bösartige Veränderungen im Erbgut von Zellen. Normalerweise werden sie vom Immunsystem erkannt und eliminiert. Geschieht dies nicht, so beginnen die entarteten Zellen zu wuchern und ein Tumor entsteht. Die Zellveränderung, die ihn auslöste, ist bei jedem Patienten einzigartig. Es ist heute bereits möglich, die komplette genetische Sequenz von Tumorzellen zu ermitteln. Forscher wollen nun Moleküle entwickeln, die in die Zelle eindringen und die Signalwege, die zur Entartung führen, wieder normalisieren. Ein weiterer Forschungsansatz ist, nicht den Tumor, sondern das Immunsystem zu behandeln: Immunzellen sollen so „umprogrammiert“ werden, dass sie die entarteten Tumorzellen erkennen und vernichten.

Stand: März 2019

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