Kunsthaut mit antibakterieller Wirkung

Sie ist das größte Organ des Menschen: Die Haut. Wenn dieses Organ etwa durch Verbrennungen stark zerstört wird, kommt der ganze Organismus in Bedrängnis. Wissenschaftler arbeiten daher bereits seit Längerem an Methoden, Haut künstlich zu erzeugen. Einem Team am Cincinnati Shriners Hospital for Children ist es nun gelungen, im Labor Hautzellen zu züchten, denen Bakterien nichts anhaben können ("Journal of Burn Care and Research", aktuelle Ausgabe). Diese Zellen könnten dann Verbrennungsopfern eingepflanzt werden, um Infektionen zu vermeiden.

Die Forschungsgruppe wird von Dorothy Supp geleitet. Die Wissenschaftlerin lässt die künstlich erzeugte Haut derzeit im Tiermodell testen – in der Endvariante soll sie sich ganz so verhalten, wie natürliche.

Unsere Haut sorgt normalerweise dafür, dass wir nicht austrocknen, kühlt unseren Körper durch Schwitzen und wehrt Bakterien ab. Ohne diese Schutzschicht würden wir schnell dehydrieren und uns lebensgefährliche Infektionen zuziehen – wie es bei Verbrennungsopfern leider häufig passiert. Das Aufbringen gesunder Haut von einer unverbrannten Stelle des Körpers kann zwar helfen, doch bei schweren Verbrennungen reicht die noch vorhandene Haut kaum für Eigentransplantate aus.

Erste Erfolge mit künstlich erzeugter Haut wurden bereits erzielt: Die Technik setzt auf flexible Kollagen-Lagen, die auf die Wunden aufgebracht werden. Kollagen gibt der Haut normalerweise ihre Struktur und Elastizität – in der künstlichen Haut sorgt es außerdem dafür, dass das Wachstum der Lederhaut (Dermis) angeregt wird, die sonst erst gar nicht wieder nachwachsen würde. Diese Methode sorgt bereits heute für deutlich gestiegene Überlebenschancen bei schweren Verbrennungen. Chirurgen können auerdem zusätzlich kleine Stücke der Oberhaut des Patienten (Epidermis) auf die Kunsthaut setzen, die dann weiterwächst und sich über die neu gewachsene Lederhaut verteilen kann.

Seit neuestem ergänzen Forscher die Kollagen-Lagen direkt mit echten Hautzellen, um das Wachstum anzuregen. Anschließend lässt sich die gesamte so gewonnene künstliche Haut transplantieren. So zeigte Steven Boyce von der University of Cincinnati im Experiment, wie sich die Haut eines Patienten per Biopsie bearbeiten und dann in einer Nährlösung züchten ließ. Die Zellen banden sich direkt an die Kollagen-Lagen an. Ergebnis war eine hautähnliche Struktur, die bis zu 100-mal dicker war als das Ausgangsmaterial.

Ein großes Problem der künstlich hergestellten Haut bleibt aber ihre Anfälligkeit für Infektionen. Es dauert bis zu zwei Wochen, bis die für das Immunsystem notwendigen Blutgefäße sich mit der neu gewachsenen Lederhaut verbinden. "Ohne Blutgefäße können die Bakterien wachsen und zu Infektionen führen. Dies kann das Transplantat zerstören und die Wunde weiter öffnen", erklärt der MIT-Bioingenieur Ioannis Yannas, der an einem der ersten Kunsthaut-Produkte mitgearbeitet hat. Aus diesem Grund müssten Ärzte die Wunden zusätzlich ständig mit antibakteriellen Bandagen verbinden.

Damit dies nicht mehr notwendig ist, statteten Supp und ihre Kollegen Hautzellen mit einer genetischen Veränderung aus, die zur stärkeren Ausschüttung antibakterieller Proteine führt. Diese Hautzellen konnten im Laborversuch mehr Infektionen vorbeugen, als dies bei normalen Hautzellen der Fall war.

Bis zum klinischen Einsatz dürfte es aber noch eine ganze Weile dauern. Erst unter Echtbedingungen lässt sich sagen, ob die Technik funktioniert. Am Tiermodell soll sich der Ansatz nun beweisen.

Neben der antibakteriellen Wirkung soll Supps künftige Kunsthaut auch andere molekulare Strukturen enthalten, die zur Produktion von Schweißdrüsen, Haaren und Pigmenten geeignet sind. "Wenn wir mit zwei Zelltypen beginnen, ein oder zwei Gene gleichzeitig ergänzen und dann diese Strukturen zur Entwicklung anregen können, wäre das schon toll", meint die Kunsthaut-Spezialistin.

Übersetzung: Ben Schwan. (wst)