Im zweiten Stock des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, nicht weit von der Aufzugsbank entfernt, befindet sich eine Sammlung verblichener Drucke, die große Momente der Medizingeschichte darstellen. Auf einem hält ein altbabylonischer Apotheker ein Fläschchen mit Medizin in die Höhe. Ein anderer zeigt den griechischen Arzt Hippokrates bei der Behandlung eines Patienten im fünften Jahrhundert v. Chr. Die Drucke wurden vor einem halben Jahrhundert vom Pharmaunternehmen Parke-Davis an Ärzte verteilt, das sie als historische Highlights anpries. Aber es ist nicht schwer, ihre Anwesenheit in Wake Forest, der Heimat der vielleicht größten Konzentration von medizinischen Futuristen auf dem Planeten, als den ultimativen In-Gag zu verstehen: Kannst du glauben, wie weit wir gekommen sind?
Aus dieser Geschichte
Als ich das Institut in der alten Tabakstadt Winston-Salem in North Carolina besuchte, kam ich an luftigen Labors vorbei, in denen weiß gekleidete Mitarbeiter über einen gefliesten Boden hin und her glitten. Auf einem Tisch, der wie für eine Kunstausstellung hergerichtet war, lagen krakelige Abgüsse von Nierenvenen in Violett-, Indigo- und Zuckerwatte-Tönen. Am Ende des Flurs zappte eine Maschine sporadisch elektrische Ströme durch zwei Muskelsehnen, die eine von einer Ratte abgeschnitten, die andere aus Biomaterialien und Zellen hergestellt.
Ein Forscher namens Young-Joon Seol empfing mich an der Tür zu einem Raum mit der Aufschrift „Bioprinting“. Young-Joon, der zerzauste Haare und eine Brille mit Plastikrahmen trägt, ist in Südkorea aufgewachsen und hat an einer Universität in Pohang Maschinenbau studiert. In Wake Forest gehört er zu einer Gruppe, die mit den speziell angefertigten Bioprintern des Labors arbeitet, leistungsstarken Maschinen, die ähnlich wie normale 3-D-Drucker funktionieren: Ein Objekt wird gescannt oder mit einer Modellierungssoftware entworfen. Diese Daten werden dann an den Drucker gesendet, der mit Hilfe von Spritzen nacheinander Schichten von Material aufträgt, bis ein dreidimensionales Objekt entsteht. Herkömmliche 3-D-Drucker arbeiten in der Regel mit Kunststoff oder Wachs. „Was hier anders ist“, sagte Young-Joon und schob sich seine Brille auf die Nase, „ist, dass wir die Möglichkeit haben, etwas Lebendiges zu drucken.“
Er deutete auf die Maschine zu seiner Rechten. Sie hatte eine flüchtige Ähnlichkeit mit einem dieser Krallenspiele, die man an Autobahnraststätten findet. Der Rahmen war aus schwerem Metall, die Wände durchsichtig. Darin befanden sich sechs Spritzen, die in einer Reihe angeordnet waren. Eine enthielt einen biokompatiblen Kunststoff, der nach dem Druck die ineinander greifende Struktur eines Gerüsts – quasi das Skelett – eines gedruckten menschlichen Organs oder Körperteils bilden würde. Die anderen könnten mit einem Gel gefüllt werden, das menschliche Zellen oder Proteine enthält, um deren Wachstum zu fördern.
As the scaffold is being printed, cells from an intended patient are printed onto, and into, the scaffold; the structure is placed in an incubator; the cells multiply; and in principle the object is implanted onto, or into, the patient. In time, the object becomes as much a part of the patient’s body as the organs he was born with. „Das ist jedenfalls die Hoffnung“, sagte Young-Joon.
Young-Joon hatte einen der Drucker so programmiert, dass er mit der Herstellung des Gerüsts für ein menschliches Ohr begann, und der Raum füllte sich mit einem beruhigenden elektronischen Brummen, das nur durch das gelegentliche Schnaufen des Druckers unterbrochen wurde – dem Ablassen der Druckluft, die ihn am Laufen hielt. Beim Blick durch den Glaskasten konnte ich sehen, wie das Gerüst allmählich entstand – klein, zart, extrem ohrähnlich. Da der Prozess Stunden dauern würde, reichte Young-Joon mir eine fertige Version, die ich in die Hand nehmen sollte. Es war leicht; es lag auf meiner Handfläche wie ein Schmetterling.
Die äußere Struktur des Ohrs ist eine der ersten Strukturen, die das Institut in Wake Forest (und andere Forschungszentren) als Sprungbrett für kompliziertere Strukturen zu meistern versucht haben. Mitarbeiter von Wake Forest haben Labortieren biologisch gedruckte Haut, Ohren, Knochen und Muskeln eingepflanzt, die erfolgreich in das umgebende Gewebe eingewachsen sind.
Für die Befürworter des Bioprinting, die immer zahlreicher werden – die Zahl der an medizinische Einrichtungen gelieferten 3D-Drucker wird sich in den nächsten fünf Jahren voraussichtlich verdoppeln -, sind die Versuche der Vorbote einer Welt, die erst jetzt ins Blickfeld rückt: einer Welt, in der Patienten Ersatzteile für ihren Körper bestellen, so wie sie früher einen Ersatzvergaser für ihren Chevy bestellt haben.
„Stellen Sie sich das Ganze wie das Dell-Modell vor“, sagte Anthony Atala, Kinderurologe und Direktor des Instituts, und bezog sich dabei auf das berühmte „direkte“ Beziehungsmodell zwischen Verbraucher und Hersteller des Computerunternehmens. Wir saßen in Atalas Büro im vierten Stock des Forschungszentrums. „Es gibt Unternehmen, die Zellen verarbeiten, Konstrukte und Gewebe herstellen. Ihr Chirurg nimmt vielleicht einen CT-Scan und eine Gewebeprobe und schickt sie an dieses Unternehmen“, sagte er. Etwa eine Woche später käme ein Organ in einem sterilen Behälter per FedEx an, bereit zur Implantation. Presto, change-o: Ein neues Stück von mir – von dir – auf Bestellung.
„Das Interessante ist, dass es keine wirklichen chirurgischen Herausforderungen gibt“, so Atala. „Es gibt nur die technologischen Hürden, die man überwinden muss, um sicherzustellen, dass das künstliche Gewebe überhaupt richtig funktioniert.“
Wir sind nahe dran, mit „einfachen“ Organen wie der Haut, der Ohrmuschel und der schlauchartigen Luftröhre. Gleichzeitig kann Atala nicht umhin, sich Gedanken darüber zu machen, was als nächstes kommen könnte. In seinen optimistischsten Träumen stellt er sich eine riesige Bioprinting-Industrie vor, die in der Lage ist, große und komplexe Organe herzustellen, ohne die der Körper versagen würde, wie die Leber oder die Niere. Eine Industrie, die herkömmliche Transplantationen – mit ihren langen, oft tödlichen Wartezeiten und dem allgegenwärtigen Risiko der Organabstoßung – völlig überflüssig machen könnte.
Es wäre eine regelrechte medizinische Revolution. Sie würde alles verändern. Und wenn er Recht hat, könnte Wake Forest mit seinen schnurrenden Bioprintern, fleischigen Ohren und bunten Venen und Arterien der Ort sein, an dem alles beginnt.
Der Gedanke, dass ein kaputtes Stück von uns durch ein gesundes Stück oder ein Stück von jemand anderem ersetzt werden könnte, reicht Jahrhunderte zurück. Cosmas und Damian, die Schutzheiligen der Chirurgen, sollen im dritten Jahrhundert n. Chr. das Bein eines kürzlich verstorbenen äthiopischen Mauren an einen weißen Römer angehängt haben, ein Motiv, das von zahlreichen Künstlern der Renaissance dargestellt wurde. Im 20. Jahrhundert hatte die Medizin endlich begonnen, die Phantasie einzuholen. Im Jahr 1905 gelang es dem Augenarzt Eduard Zirm, einem verletzten 11-jährigen Jungen eine Hornhaut herauszuschneiden und sie in den Körper eines 45-jährigen tschechischen Landarbeiters zu übertragen, dessen Augen beim Löschen von Kalk beschädigt worden waren. Ein Jahrzehnt später führte Sir Harold Gillies, der manchmal als Gründervater der plastischen Chirurgie bezeichnet wird, während des Ersten Weltkriegs Hauttransplantationen an britischen Soldaten durch.
Die erste erfolgreiche Transplantation eines größeren Organs – eines Organs, das für die menschliche Funktion lebenswichtig ist – fand jedoch erst 1954 statt, als Ronald Herrick, ein 23-Jähriger aus Massachusetts, seinem Zwillingsbruder Richard, der an chronischer Nierenentzündung litt, eine seiner gesunden Nieren spendete. Da die eineiigen Herrick-Zwillinge die gleiche DNA hatten, war Joseph Murray, Chirurg am Peter Bent Brigham Hospital (heute Brigham and Women’s), überzeugt, dass er das Problem der Organabstoßung umgehen konnte.
In seiner Autobiografie Surgery of the Soul erinnert sich Murray an den Moment des Triumphs. „Im Operationssaal herrschte ein kollektives Schweigen, als wir vorsichtig die Klemmen von den Gefäßen entfernten, die mit der Spenderniere verbunden worden waren. Als der Blutfluss wiederhergestellt war, begann Richards neue Niere zu schwellen und sich rosa zu färben“, schrieb er. „Alle grinsten.“ Mit den Herricks hatte Murray einen wesentlichen Punkt über unsere biologische Kurzsichtigkeit bewiesen, eine Einsicht, die die Grundlage für einen Großteil der modernen Biotechnologie bildet: Es gibt keinen Ersatz für die Verwendung des eigenen genetischen Materials eines Patienten.
Mit der Verbesserung der chirurgischen Wissenschaft und den immunsuppressiven Behandlungen, die es den Patienten ermöglichten, fremde Organe zu akzeptieren, wurde das, was einst unerreichbar schien, Realität. Die erste erfolgreiche Bauchspeicheldrüsentransplantation wurde 1966 durchgeführt, die ersten Herz- und Lebertransplantationen 1967. 1984 verabschiedete der Kongress das Nationale Organtransplantationsgesetz, das ein nationales Register für den Organabgleich einrichtete und sicherstellen sollte, dass die Spenderorgane gerecht verteilt wurden. In den Krankenhäusern im ganzen Land teilten die Ärzte die Nachricht so schonend wie möglich mit – das Angebot entspricht einfach nicht der Nachfrage, Sie müssen sich gedulden – und in vielen Fällen sahen sie zu, wie Patienten starben, während sie darauf warteten, dass ihr Name ganz oben auf der Liste stand. Dieses grundsätzliche Problem ist nicht verschwunden. Nach Angaben des US-Gesundheitsministeriums & Human Services sterben allein in diesem Land jeden Tag 21 Menschen, die auf ein Organ warten. „Für mich war der Bedarf keine abstrakte Sache“, sagte Atala kürzlich zu mir. „Sie war sehr real, sie war herzzerreißend, und sie trieb mich an. Es hat uns alle dazu gebracht, neue Lösungen zu finden.“
Atala ist 57 Jahre alt, schlank und leicht gebückt, mit einem braunen Haarschopf und einer unkomplizierten Freundlichkeit – er fordert alle auf, ihn Tony zu nennen. Der in Peru geborene und in Florida aufgewachsene Atala erwarb seinen Doktortitel und seine Facharztausbildung in Urologie an der Universität von Louisville. Im Jahr 1990 erhielt er ein zweijähriges Stipendium an der Harvard Medical School (auch heute noch nimmt er sich mindestens einen Tag pro Woche frei, um Patienten zu behandeln). In Harvard schloss er sich einer neuen Welle junger Wissenschaftler an, die glaubten, dass eine Lösung für den Mangel an Organspendern die Herstellung von Ersatzteilen im Labor sein könnte.
Zu ihren ersten großen Projekten gehörte der Versuch, eine menschliche Blase zu züchten – ein relativ großes Organ, aber ein hohles, das in seiner Funktion recht einfach ist. Er benutzte eine Nähnadel, um ein biologisch abbaubares Gerüst von Hand zusammenzunähen. Später entnahm er Urothelzellen aus der Blase und den Harnwegen eines potenziellen Patienten, vermehrte sie im Labor und trug die Zellen dann auf die Struktur auf. „Es war wie das Backen eines Schichtkuchens“, sagte Atala. „Wir haben eine Schicht nach der anderen aufgetragen. Und als wir alle Zellen ausgesät hatten, stellten wir sie wieder in einen Inkubator und ließen sie kochen.“ Innerhalb weniger Wochen entstand eine kleine weiße Kugel, die der echten gar nicht so unähnlich war.
Zwischen 1999 und 2001 wurden nach einer Reihe von Tests an Hunden maßgefertigte Blasen in sieben junge Patienten transplantiert, die an Spina bifida litten, einer schwächenden Erkrankung, die zum Versagen ihrer Blasen führte. Im Jahr 2006 gab Atala in einem viel beachteten Artikel in der Zeitschrift Lancet bekannt, dass die biotechnisch hergestellten Blasen sieben Jahre später bemerkenswert gut funktionierten. Es war das erste Mal, dass im Labor gezüchtete Organe erfolgreich in Menschen transplantiert wurden. „Dies ist ein kleiner Schritt in unserer Fähigkeit, geschädigtes Gewebe und Organe zu ersetzen“, sagte Atala damals in einer Pressemitteilung und erinnerte damit an die Worte von Neil Armstrong. Es war ein repräsentatives Beispiel für eine von Atalas Hauptbegabungen. David Scadden, Direktor des Zentrums für Regenerative Medizin am Massachusetts General Hospital und Co-Direktor des Harvard Stem Cell Institute, sagte mir, Atala sei „immer ein Visionär gewesen. Er war immer sehr kühn und hat es geschafft, die Aufmerksamkeit auf die Wissenschaft zu lenken.“
Die Blasen waren ein wichtiger Meilenstein, aber sie standen nicht besonders hoch im Kurs, was die Nachfrage der Patienten angeht. Außerdem kann das mehrstufige Genehmigungsverfahren, das die US-Arzneimittelbehörde Food and Drug Administration für solche Verfahren verlangt, viel Zeit in Anspruch nehmen. Bis heute haben die von Atala entwickelten Blasen noch keine Zulassung für den allgemeinen Gebrauch erhalten. „Wenn man über regenerative Medizin nachdenkt, muss man nicht nur darüber nachdenken, was möglich ist, sondern auch darüber, was gebraucht wird“, sagte Atala. „Man muss denken: ‚Ich habe nur so viel Zeit, also was wird die größtmögliche Wirkung auf die meisten Leben haben?'“
Für Atala war die Antwort einfach. Etwa acht von zehn Patienten auf einer Transplantationsliste benötigen eine Niere. Einer aktuellen Schätzung zufolge warten sie durchschnittlich viereinhalb Jahre auf einen Spender, oft unter großen Schmerzen. Wenn Atala die Krise des Organmangels wirklich lösen wollte, führte kein Weg daran vorbei: Er musste sich um die Niere kümmern.
Aus den Anfängen in den frühen 1980er Jahren, als das Verfahren vor allem als industrielles Werkzeug für den Bau von Prototypen angesehen wurde, hat sich der 3D-Druck zu einer milliardenschweren Industrie entwickelt, mit einer immer breiteren Palette möglicher Anwendungen, von Designerschuhen über Zahnkronen bis hin zu selbstgebauten Plastikwaffen. (Heute kann man in einem Elektronikgeschäft einen tragbaren 3-D-Drucker für weniger als 500 Dollar kaufen). Der erste medizinische Forscher, der den Sprung zur lebenden Materie schaffte, war Thomas Boland, der als Professor für Biotechnik an der Clemson University in South Carolina im Jahr 2003 ein Patent für einen maßgeschneiderten Tintenstrahldrucker anmeldete, der menschliche Zellen in einer Gelmischung drucken kann. Schon bald tüftelten Forscher wie Atala an ihren eigenen Versionen des Geräts.
Für Atala hatte das Versprechen des Bioprinting vor allem mit der Größe zu tun. Zwar war es ihm gelungen, ein Organ im Labor zu züchten und in einen Menschen zu transplantieren, doch der Prozess war unglaublich zeitaufwändig, es fehlte an Präzision, die Reproduzierbarkeit war gering und die Möglichkeit menschlichen Versagens allgegenwärtig.
In Wake Forest, wo Atala 2004 Gründungsdirektor des Instituts wurde, begann er mit dem Druck von Haut, Knochen, Muskeln, Knorpel und nicht zuletzt Nierenstrukturen zu experimentieren. Innerhalb weniger Jahre war er von seinen Fortschritten so überzeugt, dass er sie vorführen konnte. Im Jahr 2011 hielt Atala einen TED-Vortrag über die Zukunft biotechnisch hergestellter Organe, der inzwischen mehr als zwei Millionen Mal angesehen wurde. In plissierten Khakihosen und einem höfischen gestreiften Button-Down-Hemd sprach er über die „große Gesundheitskrise“, die der Organmangel darstellt, der zum Teil eine Folge unserer längeren Lebenserwartung ist. Er beschrieb die medizinischen Herausforderungen, die durch Innovation und hartnäckige Laborarbeit gemeistert werden konnten: die Entwicklung der besten Biomaterialien für die Verwendung in Gerüsten, das Wissen, wie man organspezifische Zellen außerhalb des menschlichen Körpers züchten und am Leben erhalten kann. (Einige Zellen, so erklärte er, wie die der Bauchspeicheldrüse und der Leber, ließen sich nach wie vor nur schwer züchten.)
Und er sprach über Bioprinting, zeigte ein Video von einigen seiner Drucker bei der Arbeit im Labor und zeigte dann einen Drucker hinter ihm auf der Bühne, der damit beschäftigt war, ein rosafarbenes, kugelförmiges Objekt herzustellen. Gegen Ende seines Vortrags tauchte einer seiner Kollegen mit einem großen Becher auf, der mit einer rosafarbenen Flüssigkeit gefüllt war.
Während das Publikum schweigend dasaß, griff Atala in den Becher und zog etwas heraus, das wie eine schleimige, übergroße Bohne aussah. In einer meisterhaften Vorführung hielt er das Objekt in seinen Händen. „Sie können die Niere tatsächlich so sehen, wie sie heute Morgen gedruckt wurde“, sagte er. Die Menge brach in spontanen Beifall aus. Am nächsten Tag schwärmte die Nachrichtenagentur Agence France-Presse in einem weit verbreiteten Artikel, dass Atala eine „echte Niere“ auf einer Maschine gedruckt habe, die „die Notwendigkeit von Spendern bei Organtransplantationen eliminiert“
Die Zukunft kam.
Und dann kam sie doch nicht.
In der Tat war das, was Atala auf der Bühne gehalten hatte, keine funktionierende menschliche Niere. Es war ein träges, extrem detailliertes Modell, ein Vorgeschmack auf das, was er sich vom Bioprinting erhoffte und dachte. Wer die Präsentation aufmerksam verfolgte, konnte sehen, dass Atala nie versprochen hatte, dass das, was er in der Hand hielt, ein funktionierendes Organ sei. Dennoch stürzten sich die Kritiker auf das, was sie als eine hochgradige Übung in Spezialeffekten ansahen.
Im letzten Jahr schien Jennifer Lewis, eine Materialwissenschaftlerin in Harvard und eine führende Forscherin auf dem Gebiet des Bioprinting (ihr Spezialgebiet ist die Entwicklung von vaskularisiertem Gewebe), Atala in einem Interview mit dem New Yorker zu kritisieren. „Ich hielt das für irreführend“, sagte sie und bezog sich dabei auf den TED-Talk. „
Nach dem TED-Talk gab Wake Forest eine Pressemitteilung heraus, in der betont wurde, dass es noch lange dauern würde, bis eine biologisch gedruckte Niere auf den Markt käme. Als ich Atala fragte, ob er etwas aus der Kontroverse gelernt habe, lehnte er es ab, sich direkt dazu zu äußern, und verwies stattdessen darauf, warum er es ablehnt, einem bestimmten Projekt einen Zeitstempel aufzudrücken. „Wir wollen den Patienten keine falschen Hoffnungen machen“, sagte er mir.
Der Aufruhr veranschaulicht eine der zentralen Herausforderungen, denen sich die Forscher auf dem Gebiet der regenerativen Medizin gegenübersehen: Sie wollen Begeisterung für das, was möglich ist, wecken, denn Begeisterung kann sich in Presse, Finanzierung und Ressourcen niederschlagen. Sie wollen die Menschen in Ihrem Umfeld und die nächste Generation von Wissenschaftlern inspirieren. Aber Sie wollen nicht falsch darstellen, was realistisch in Reichweite ist.
Und wenn es um große, komplizierte Organe geht, hat das Feld noch einen weiten Weg vor sich. Setzen Sie sich mit einem Stift und einem Blatt Papier hin, und Sie könnten sich kaum etwas vorstellen, das architektonisch oder funktionell komplexer ist als die menschliche Niere. Das Innere des faustgroßen Organs besteht aus festem Gewebe, das von einem verschlungenen System von Blutgefäßen mit einem Durchmesser von nur 0,010 Millimetern und etwa einer Million winziger Filter, den Nephronen, durchzogen ist, die gesunde Flüssigkeiten in den Blutkreislauf und Abfallstoffe in Form von Urin in die Blase zurückleiten. Um eine Niere im Bioprint-Verfahren herzustellen, müsste man nicht nur funktionierende Nierenzellen und Nephrone züchten und einführen können, sondern auch wissen, wie man das Organ mit einem Blutgefäßsystem ausstattet, um es mit Blut und Nährstoffen zu versorgen. Und man müsste das alles von innen nach außen aufbauen.
Deshalb erforschen viele Forscher Möglichkeiten, die Strukturen nicht von Grund auf zu drucken, sondern zu nutzen, die von der Natur bereits angelegt wurden. Am Texas Heart Institute in Houston experimentiert Doris Taylor, die Leiterin des Forschungsprogramms für regenerative Medizin des Instituts, mit dezellularisierten Schweineherzen – Organen, die in einem chemischen Bad von Muskeln und allen anderen lebenden Gewebezellen befreit wurden, so dass nur die darunter liegende Kollagenmatrix übrig blieb. Ein dezellularisiertes Organ ist blass und gespenstisch – es ähnelt einem Glühwürmchen, dem die Lösung entzogen wurde, die es einst zum Leuchten brachte. Entscheidend ist jedoch, dass die innere Architektur des Organs intakt bleibt, einschließlich der Blutgefäße.
Taylor hofft, eines Tages dezellularisierte Schweineherzen, die mit menschlichen Zellen besiedelt sind, für die Transplantation in menschliche Patienten verwenden zu können. Bisher hat ihr Team die Herzen mit lebenden Rinderzellen injiziert und sie in Kühe eingesetzt, wo sie erfolgreich schlugen und neben dem ursprünglichen, gesunden Herzen der Kühe Blut pumpten. Für Taylor umgeht dieser Ansatz die Herausforderung, Wege zu finden, um mit der unglaublich feinen Auflösung zu drucken, die Gefäßnetzwerke erfordern. „Die Technik muss sich noch stark verbessern, bevor wir in der Lage sind, eine Niere oder ein Herz zu drucken, es mit Blut zu versorgen und am Leben zu erhalten“, sagt Taylor.
Forscher in Wake Forest experimentieren auch mit dezellularisierten Organen aus Tier- und Menschenkadavern. Obwohl Atala die Ersatzniere als seinen Heiligen Gral ansieht, gibt er nicht vor, dass der Bau einer solchen Niere etwas anderes als ein schrittweiser Prozess ist, der aus verschiedenen Blickwinkeln angegangen wird. Während die Forscher am Institut und anderswo daran arbeiten, den Druck der äußeren Struktur und der inneren Architektur des Organs zu verfeinern, experimentieren sie auch mit verschiedenen Methoden zum Drucken und Wachsen von Blutgefäßen. Gleichzeitig verfeinern sie die Techniken zur Züchtung der lebenden Nierenzellen, die für das Funktionieren des Organs erforderlich sind. Dazu gehört auch ein neues Projekt zur Vermehrung von Nierenzellen, die aus einer Biopsie des gesunden Gewebes eines Patienten entnommen wurden.
Im Gespräch betonte Atala, dass es sein Ziel ist, einem Menschen, der es dringend braucht, ein funktionierendes, künstlich hergestelltes großes Organ zu implantieren, unabhängig davon, ob dieses Organ bioprinted ist oder nicht. „
Und dennoch wies er darauf hin, dass die Art und Weise, wie man dorthin gelangt, nicht unwichtig ist: Letztendlich will man den Grundstein für eine Industrie legen, die sicherstellt, dass niemand mehr ein lebensrettendes Organ benötigt – ob in den kommenden Jahrzehnten oder im 22. Um das zu erreichen, kann man nicht von Hand vorgehen.
„Man braucht ein Gerät, das in der Lage ist, dieselbe Art von Organ immer und immer wieder herzustellen“, sagte mir Atala. „Als wäre es maschinell hergestellt worden.“
An einem Nachmittag besuchte ich den Schreibtisch von John Jackson, einem außerordentlichen Professor am Institut. Jackson, 63, ist von Beruf experimenteller Hämatologe. Er kam vor vier Jahren nach Wake Forest und verglich den Wechsel zum Institut mit all seinen Technologien der nächsten Generation mit einem „erneuten Schulbesuch“
Jackson leitet die Entwicklung eines Hautzelldruckers, mit dem eine Reihe von lebenden Hautzellen direkt auf einen Patienten gedruckt werden kann. „Nehmen wir an, Sie haben eine Verletzung Ihrer Haut“, schlug Jackson vor. „Man scannt die Wunde, um die genaue Größe und Form des Defekts zu bestimmen, und erhält ein 3-D-Bild des Defekts. Dann könnte man die Zellen“ – die in einem Hydrogel gezüchtet werden – „in genau der Form drucken, die man für die Wunde braucht.“ Im Moment kann der Drucker Gewebe in den oberen beiden Hautschichten aufbringen, was tief genug ist, um die meisten Brandwunden zu behandeln und zu heilen. Das Labor hofft, in Zukunft auch tiefer unter der Hautoberfläche drucken zu können und kompliziertere Hautschichten, einschließlich Fettgewebe und tief verwurzelte Haarfollikel, drucken zu können.
Jackson schätzt, dass klinische Versuche in den nächsten fünf Jahren beginnen könnten, sofern die FDA die Zulassung erteilt. In der Zwischenzeit war sein Team damit beschäftigt, den Hautdrucker an Schweinen zu testen. Er entrollte ein großes Poster, das in Tafeln unterteilt war. Auf dem ersten war ein detailliertes Foto einer quadratischen Wunde zu sehen, die Techniker in den Rücken eines Schweins geschnitten hatten. (Die Schweine waren unter Vollnarkose gesetzt worden.) Am selben Tag hatten die Forscher Zellen direkt auf die Wunde gedruckt, ein Prozess, der etwa 30 Minuten dauerte. Auf den Fotos, die nach dem Druck gemacht wurden, konnte man eine Diskrepanz in Farbe und Textur erkennen: Der Bereich war grauer und stumpfer als natürliches Schweinefleisch. Aber es gab kaum Falten, kein erhabenes oder geriffeltes Narbengewebe, und mit der Zeit verschmolz das Gel mehr oder weniger vollständig mit der umgebenden Haut.
Der Hautzelldrucker ist eines von mehreren aktiven Projekten am Institut, das vom US-Verteidigungsministerium finanziert wird, darunter auch Initiativen zur Geweberegeneration für Verletzungen im Gesicht und im Genitalbereich, die bei amerikanischen Soldaten, die in den letzten Kriegen verletzt wurden, häufig vorkommen. Letztes Jahr gaben Forscher unter der Leitung von Atala bekannt, dass vier Teenagern, die an einer seltenen Fortpflanzungsstörung namens Mayer-Rokitansky-Küster-Hauser-Syndrom leiden, erfolgreich Vaginas implantiert wurden, die mit den eigenen Zellen der Patienten hergestellt wurden. Wake Forest testet auch im Labor gezüchtete und dezellularisierte Penisse und Schließmuskeln von Leichen an Tieren und hofft, in den nächsten fünf Jahren mit Versuchen am Menschen beginnen zu können.
Die Peripherie, der neue Roman des Futuristen William Gibson, der den Begriff „Cyberspace“ prägte und den größten Teil der digitalen Revolution voraussah, spielt in einer Zeit, in der die Menschen in der Lage sind, alles, was sie brauchen, zu „fabrizieren“, d.h. in 3-D zu drucken: Medikamente, Computer, Kleidung. Sie sind nur durch ihre Vorstellungskraft eingeschränkt. Als ich über Jacksons Poster gebeugt saß, kam mir der Gedanke, dass selbst Gibson dies nicht vorausgesehen hatte: lebendes Fleisch auf Abruf.
Ich ging hinüber zu Atalas Büro. Das Sonnenlicht fiel auf den Fußboden und die hohen Bücherregale, in denen Fotos von Atalas zwei kleinen Söhnen und mehrere Exemplare seines Lehrbuchs Principles of Regenerative Medicine ausgestellt waren.
Er war den ganzen Vormittag im Operationssaal gewesen (er ist auch Vorsitzender des urologischen Lehrstuhls der medizinischen Fakultät) und rechnete nicht damit, vor dem späten Abend nach Hause zu kommen, aber er war fröhlich und strotzte vor Energie. Ich fragte ihn, ob er jemals daran gedacht habe, seine Praxis aufzugeben und sich ausschließlich auf die Forschung zu konzentrieren.
Er schüttelte den Kopf. „Letzten Endes bin ich in die Medizin gegangen, um mich um Patienten zu kümmern“, sagte er. „Ich liebe diese Beziehung zu Familien und Patienten. Aber genauso wichtig ist, dass ich dadurch immer weiß, was gebraucht wird. Denn wenn ich den Bedarf aus erster Hand sehe, wenn ich dem Problem ein Gesicht geben kann – dann weiß ich, dass ich weiter daran arbeiten und versuchen werde, etwas herauszufinden.“