Wie im Labor gezüchtete Organe funktionieren – vom Gerüst zur Transplantation

Das Problem der Organknappheit

Allein in den Vereinigten Staaten stehen zu jedem Zeitpunkt mehr als 100.000 Menschen auf Transplantationswartelisten, und jedes Jahr sterben Tausende, bevor ein passendes Organ verfügbar wird. Selbst diejenigen, die eine Transplantation erhalten, müssen lebenslang Immunsuppressiva einnehmen, um eine Abstoßung zu verhindern. Seit Jahrzehnten verfolgen Forscher eine radikale Alternative: das Züchten von Ersatzorganen im Labor. Jüngste Durchbrüche – darunter die erste im Labor gezüchtete Speiseröhre, die das Schlucken bei einem großen Tier ohne Immunsuppression wiederherstellte – deuten darauf hin, dass dieses Ziel näher denn je ist.

Entfernen, Wiederaufbauen, Implantieren

Die vorherrschende Technik hinter im Labor gezüchteten Organen ist ein zweistufiger Prozess, der als Dezellularisierung und Rezellularisierung bezeichnet wird. Es funktioniert wie die Renovierung eines Gebäudes: Man reißt das Innere heraus, behält aber den Rahmen und baut es dann mit neuen Materialien wieder auf, die auf den neuen Bewohner zugeschnitten sind.

Schritt 1 – Dezellularisierung

Ein Spenderorgan – tierischen oder menschlichen Ursprungs – wird mit Detergenzien, Enzymen oder anderen chemischen Substanzen gespült, die jede lebende Zelle darin auflösen. Was übrig bleibt, ist die extrazelluläre Matrix (ECM): ein geisterhaftes, durchscheinendes Gerüst aus Kollagen, Elastin und Glykoproteinen. Dieses Gerüst behält die ursprüngliche Architektur des Organs bei – seine Blutgefäßkanäle, seine mechanische Festigkeit und die biochemischen Signale, die den Zellen sagen, wo sie sich anlagern und wie sie sich verhalten sollen.

Die vollständige Entfernung des zellulären Materials ist entscheidend. Verbliebene DNA oder Antigene können Entzündungen und Immunabstoßung auslösen und den gesamten Zweck der Technik untergraben.

Schritt 2 – Rezellularisierung

Das leere Gerüst wird dann mit den eigenen Zellen des Patienten neu besiedelt, die aus einer kleinen Biopsie gewonnen werden. Diese Zellen werden im Labor vermehrt und in das Gerüst injiziert, das in einen Bioreaktor gegeben wird – eine Kammer, die Nährstoffe und Wachstumsfaktoren durch das Gewebe pumpt und so die Bedingungen im Körper simuliert. Über Tage bis Wochen wandern die Zellen in Position, vermehren sich und beginnen, funktionelles Gewebe zu bilden.

Da das wiederaufgebaute Organ die eigenen Zellen des Empfängers verwendet, erkennt das Immunsystem es als „selbst“ an. Im Prinzip macht dies Immunsuppressiva überflüssig – ein transformativer Vorteil gegenüber herkömmlichen Transplantationen.

Was bereits funktioniert hat

Die ersten im Labor gezüchteten inneren Organe wurden 1999 in Menschen transplantiert, als ein Team unter der Leitung von Anthony Atala an der Wake Forest University im Labor gezüchtete Blasen in Kinder mit Spina bifida implantierte. Die Ergebnisse, die 2006 in The Lancet veröffentlicht wurden, zeigten, dass die entwickelten Blasen jahrelang funktionierten.

Seitdem haben Forscher erfolgreich im Labor gezüchtete Haut, Knorpel und Luftröhren transplantiert. Im Jahr 2026 berichteten Wissenschaftler des Great Ormond Street Hospital und des University College London in Nature Biotechnology, dass sie mit der Dezellularisierungsmethode eine im Labor gezüchtete Speiseröhre hergestellt hatten. Acht Schweine erhielten die entwickelten Transplantate und erlangten innerhalb von drei Monaten das normale Schlucken zurück – ohne jegliche Immunsuppression. Das Gewebe wuchs auf natürliche Weise mit den Tieren mit.

Die verbleibenden Hürden

Einfache, hohle Organe wie Blasen und Speiseröhren sind das eine. Komplexe Organe wie Herzen, Lebern und Nieren sind ungleich schwieriger. Sie enthalten Dutzende von spezialisierten Zelltypen, komplizierte Gefäßnetzwerke und eine präzise Mikroarchitektur, die vom Zeitpunkt der Transplantation an zusammenwirken müssen.

Es werden Fortschritte erzielt. United Therapeutics hat ein 3D-gedrucktes menschliches Lungengerüst mit 4.000 Kilometern Kapillaren und 200 Millionen Alveolen hergestellt, das in Tiermodellen zum Gasaustausch fähig ist. Forscher der UC San Francisco haben „Organisator“-Zellen entwickelt, die Stammzellen dazu anregen können, rudimentäre herzähnliche Strukturen mit schlagenden Ventrikeln zu bilden.

Dennoch wurde noch kein vollständig funktionelles komplexes Organ im Labor gezüchtet und in einen Menschen transplantiert. Die Ausweitung der Produktion, die Gewährleistung der langfristigen Haltbarkeit und die Bewältigung der behördlichen Zulassung stellen weiterhin erhebliche Herausforderungen dar.

Warum es wichtig ist

Wenn dezellularisierte Gerüste zuverlässig mit den eigenen Zellen eines Patienten wiederaufgebaut werden können, sind die Auswirkungen enorm. Die Wartelisten für Organe könnten schrumpfen oder verschwinden. Eine lebenslange Immunsuppression – mit ihren Risiken von Infektionen, Krebs und Organschäden – könnte unnötig werden. Kinder, die mit angeborenen Defekten geboren wurden, wie z. B. den Speiseröhrenlücken, die das GOSH-Team zu behandeln versucht, könnten entwickelte Ersatzteile erhalten, die mit ihnen mitwachsen.

Das Feld fragt nicht mehr, ob im Labor gezüchtete Organe möglich sind. Die Frage ist nun, wie schnell sie vom Labortisch in den Operationssaal gelangen können.