«Crans-Montana hat uns Schub gegeben»: Hier wird Haut im Labor gezüchtet
Mit zwei grossen Pinzetten greift die Laborantin nach der Probe. Pinke Flüssigkeit perlt von der Oberfläche ab, als sie sie aus der durchsichtigen Flasche zieht. Ein bisschen sieht sie aus wie Pudding: glibberig, elastisch und hauchdünn. Im kalten Laborlicht kann man von blossem Auge hindurchsehen.
Der etwa ein Millimeter dünne Streifen ist gerade eine der grössten Hoffnungen für die Brandverletzten von Crans-Montana. Es ist im Labor gezüchtete Haut.
Auch knapp vier Monate nach der verheerenden Brandkatastrophe in der Bar «Le Constellation», bei der 41 Menschen starben und 115 teils schwer verletzt wurden, liegen Patienten mit schwersten Verbrennungen auf den Intensivstationen. Was sie am dringendsten benötigen: gesunde Haut, um ihre Brandwunden zu heilen.
Gezüchtete Haut
Genau diese stellen die Labortechnikerinnen und Labortechniker von Cutiss in Schlieren her, und zwar ausgehend von einem echten Stück Haut der Patientinnen und Patienten. Dieses wird im Labor auf die gewünschte Grösse gezüchtet. Danach wird es der brandverletzten Person wieder eingesetzt.
Offiziell zugelassen ist die gezüchtete Haut noch nicht. Trotzdem wurde sie im Rahmen von laufenden klinischen Studien bei Brandverletzten von Crans-Montana eingesetzt – unter anderem am Universitätsspital Zürich. Das bestätigen sowohl das Spital als auch Cutiss selbst gegenüber watson.
Klinische Testphasen
Bevor Medikamente oder Therapien zugelassen werden, werden sie intensiv getestet. Diese Testphasen (clinical trials) sind international standardisiert und in drei Phasen aufgeteilt.
In der ersten Phase geht es darum, zu zeigen, dass das neue Produkt verträglich und sicher ist. Man spricht deshalb auch von der Verträglichkeitsphase. Im Fall von Cutiss wurde ab 2016 insgesamt zehn Kindern gezüchtete Haut transplantiert. Sie wurde 2021 erfolgreich abgeschlossen.
Die zweite Phase ist die Wirksamkeitsphase. Bei der gezüchteten Haut wurden drei Studien durchgeführt, alle mit dem Ziel, die neue Behandlungsmethode mit der aktuell üblichen Behandlung zu vergleichen. Dabei konnte u. a. gezeigt werden, dass die Methode mit der gezüchteten Haut bei Patienten zu deutlich weniger Vernarbung führt.
In Phase drei wird das medizinische Produkt an viel mehr Menschen erprobt. Ziel davon ist es, zu zeigen, dass die gezüchtete Haut auch dann wirksam bleibt, wenn sie sehr vielen unterschiedlichen Menschen verabreicht wird. In dieser Phase befindet sich die im Labor gezüchtete Haut im Moment. Wird sie erfolgreich beendet, folgt die Zulassung. In der Schweiz ist dafür die Arzneimittelbehörde Swissmedic zuständig.
Wo früher mit Druckerschwärze Zeitungen von der Rolle liefen, wird heute unter hochsterilen Bedingungen Haut gezüchtet. watson hat das Labor besucht und mit den Forscherinnen gesprochen, die dafür sorgen wollen, dass Menschen mit Brandverletzungen ohne Narben und ohne Schmerzen durchs Leben gehen können.
Miralda Jusmani leitet das Produktions-Team, das die Haut in den Laboren in Schlieren produziert. Sie trägt eine schwarze Bluse mit weissen Punkten unter dem Laborkittel. Das brünette Haar ist unter der türkisen Haube nur zu erahnen. Jusmani sagt:
Jusmani, die in Bonn und Tübingen Biochemie studiert hat, führt watson durch die Labore des Spin-Offs der Universität Zürich. «Das Hautstück, das wir vom Patienten erhalten, ist nicht grösser als eine Briefmarke», sagt sie. «Daraus züchten wir über einen Zeitraum von etwa vier Wochen die Haut, die dem Patienten dann auf die Wunden zurücktransplantiert werden kann.»
Cutiss arbeitet daran, die Hautherstellung zu automatisieren. Noch aber sind es 13 hochqualifizierte Spezialistinnen und Spezialisten, die aus den Stammzellen des Patienten mittels Bioengineering widerstandsfähige Laborhaut züchten. «Sie trägt immer noch die DNA des Patienten», erklärt Jusmani. «Wir haben sie bloss grösser und dicker gemacht.»
Was ist Bioengineering?
Bioengineering ist ein Kofferwort aus den englischen Begriffen Biology und Engineering. Es geht also grundsätzlich darum, Prinzipien und Arbeitstechniken des Ingenieurwesens auf biologische Systeme anzuwenden. Als einer der Pioniere des Bioengineering gilt der Biologe, Ross Granville Harrison, dem es 1906 als erstem gelang, lebende Nervenzellen eines Frosches in einem Reagenzglas zu vermehren. Beispiele für Bioengineering sind die mRNA-Impfstoffe gegen das Coronavirus, Technologien wie MRI, Ultraschall oder Röntgengeräte, oder die Herstellung von künstlichen Gelenken und Organen.
Im reinen Raum
Das könnte in Zukunft ein grosses Problem der Hauttransplantation lösen: Denn viele Menschen mit Brandverletzungen haben schlicht zu wenig eigene Haut, um alle Wunden schliessen zu können.
Im Vergleich zu anderen Organen kann Haut nämlich nicht gespendet werden. Chirurgen und Chirurginnen können nur Haut von unversehrten Körperstellen nehmen und sie auf die Brandwunden transplantieren.
Und selbst das geht nicht überall: Weil bei der Hautentnahme selbst Verletzungen entstehen, kommen Körperstellen wie Gesicht oder Hände dafür nicht infrage.
In der klinischen Testphase, in der sich das Hauttransplantat momentan befindet, ist die erlaubte Grösse, auf die die Haut gezüchtet werden darf, begrenzt – ein Stück aus dem Labor entspricht etwa der Grösse eines Stücks Seife und davon dürfen maximal 9 Stück pro Patient transplantiert werden. «Theoretisch aber könnten wir sie auf jede gewünschte Grösse züchten», sagt Jusmani.
Das Universitätsspital Zürich arbeitet seit Jahren mit Cutiss zusammen. Mediensprecher Marcel Schlatter bestätigt , dass die Haut mehreren Brandopfern von Crans-Montana transplantiert wurde. «Dieser Entscheid fiel sehr schnell, also in den ersten Tagen der Behandlung und auch in Rücksprache mit der Herstellerfirma.»
Auch bestätigt das Universitätsspital, dass die in Schlieren gezüchtete Haut den ausgewählten Brandverletzten bereits wieder eingesetzt wurde. «Zum jetzigen Zeitpunkt ist es zu früh, Angaben zum Heilungsverlauf zu machen», sagt Schlatter.
Die Menschen, die die Haut züchten, dürfen selbst keinen Millimeter davon zeigen. In ihren hellblauen Ganzkörperanzügen, überdimensionierten Schutzbrillen und weissen Gummihandschuhen sehen sie ein bisschen aus wie Tiefseetaucher.
Der sogenannte Reinraum, in dem sie operieren, ist ein hermetisch abgeriegeltes Labor. Es muss vollständig keimfrei sein. Das ist die Grundbedingung, damit die Haut später transplantiert werden darf. Die Spezialisten und Spezialistinnen im Reinraum desinfizieren selbst ihre Handschuhe.
Um in den Reinraum zu gelangen, müssen die Labortechnikerinnen und Labortechniker durch eine Schleuse. In ihr ziehen sie ihre Strassenkleidung bis auf die Unterwäsche aus und die Laborkleidung an. Eine Prozedur, die für Ungeübte gut und gerne eine Dreiviertelstunde in Anspruch nimmt. Jusmani schafft es in 15 Minuten.
Trotzdem findet auch sie: «Organisation ist das Allerwichtigste. Bevor ich den Reinraum betrete, mache ich mir einen klaren Plan, wofür und wie lange ich mich darin aufhalten werde.» Der Super-GAU wäre nämlich, im Reinraum zu merken, dass sie etwas draussen vergessen hat. Was, wenn man zwischendurch auf die Toilette muss? «Das lernt man zurückzuhalten», sagt Jusmani und lacht.
Kampf gegen die Narben
Ganz vereinfacht ausgedrückt ist eine Brandwunde nichts anderes als ein Loch im Gewebe. Der Körper versucht, dieses Loch zu schliessen, indem er sich zusammenzieht. An dieser Stelle bildet sich eine Narbe.
Das Revolutionäre an gezüchtetem Hautgewebe ist, dass es nach der Transplantation nachweislich nur zu minimaler Vernarbung führt, da es aus zwei Schichten besteht, die aus den patienteneigenen Zellen hergestellt werden.
«Die heutige Standardmethode besteht darin, dass Chirurginnen und Chirurgen gesunde Haut von der Patientin oder dem Patienten entnehmen und als dünne Schicht auf die Wunde transplantieren. Das kann zu Vernarbungen führen und im Laufe der Zeit weitere korrigierende Eingriffe erforderlich machen », sagt Daniela Marino. Sie ist CEO von Cutiss.
«Schwere Brandwunden sind sehr tief. Es wird also etwas sehr Dünnes auf etwas sehr Dickes gelegt», sagt Marino. Das zwingt den Körper dazu, selbst Gewebe herzustellen, um die Lücken zu füllen. «Leider sind menschliche Körper darin nicht sonderlich gut. Was also entsteht, sind Narben.» Die bei Cutiss mithilfe von Bioengineering hergestellte zweischichtige Haut soll die tiefe Wunde füllen und den Körper bei der narbenfreien Wundheilung unterstützen..
Daniela Marino ist nicht die Erste, die die Idee hatte, Haut im Labor zu züchten. Die heutige CEO ist aber eine der Mitgründerinnen von Cutiss.
Was Marino, die nach ihrem Doktortitel an der Universität Mailand nach Zürich kam, für sich in Anspruch nehmen darf: Sie hat die laborgezüchtete Haut fast bis zur Marktreife gebracht.
Aktuell befindet sich die Cutiss-Haut in der dritten klinischen Testphase. Es ist die letzte, bevor ein medizinisches Produkt zur Behandlung zugelassen wird. Dafür arbeitet Cutiss aktuell mit 20 medizinischen Einrichtungen in neun europäischen Ländern inklusive der Schweiz zusammen, um diese klinische Studie durchzuführen. Im Rahmen dieser Studie erhalten 70 Patienten mit schweren Verbrennungen das gezüchtete Hautgewebe.
Schweizer Laborhaut in den Niederlanden
Einer dieser Kooperationspartner ist das Brandwondencentrum Beverwijk bei Amsterdam. Es ist eines der europaweit führenden Spitäler für Brandverletzungen. Paul van Zuijlen ist Direktor des Brandwondencentrum und dort seit 2006 als plastischer Chirurg tätig. Er hat schon bei mehreren Patienten und Patientinnen erfolgreich im Labor gezüchtete Haut aus der Schweiz transplantiert.
Seine Erfahrungen damit sind in einem wissenschaftlichen Fachartikel nachzulesen, der vor wenigen Wochen erschienen ist. Bei den 23 Patienten, die das Hauttransplantat erhielten, war die Vernarbung der Wunde nach drei Monaten deutlich geringer als bei den Patienten, die auf herkömmliche Art und Weise behandelt wurden.
Auch war die Haut bei den Patienten und Patientinnen mit gezüchteter Haut elastischer. Chirurg van Zuijlen weist auf zwei Probleme hin, die sich noch stellen: «Für uns Chirurgen ist die im Labor gezüchtete Haut bei der Operation herausfordernd, weil sie viel empfindlicher ist als ein gewöhnliches Stück Haut.»
Das liege an der Kollagenstruktur innerhalb der gezüchteten Haut. Kollagen ist das Protein, das die Haut stabil, elastisch und feucht hält. Die gezüchtete Haut enthält zwar Kollagen, eine feste Struktur bildet sie aber erst nach der Operation aus. Nämlich dann, wenn es sich mit dem Körper des Patienten oder der Patientin verbunden hat.
Auch bei der Pigmentierung stellen sich noch Probleme, sagt van Zuijlen. Vereinfacht gesagt nimmt das transplantierte Hautstück noch nicht zuverlässig die Farbe der es umgebenden Haut an. Trotzdem sagt der Chirurg, der auch im wissenschaftlichen Beirat von Cutiss sitzt: «Ich bin begeistert von den Resultaten, die das im Labor gezüchtete Hauttransplantat erzielt.» Er ist überzeugt, dass der Technologie die Zukunft gehört.
In der Gegenwart hat Miralda Jusmani auf ihrer Labortour vor einer Reihe Transportboxen Halt gemacht. In ihnen wird die individuell auf die richtige Grösse gezüchtete Haut in die Spitäler verschickt. Die Temperatur in den Boxen wird konstant auf Körpertemperatur gehalten. «Jede Kiste entspricht einem Patienten», sagt Jusmani.
Schon nur deswegen sei sie jeden Tag damit konfrontiert, dass ihre Arbeit im Labor eng mit tragischen menschlichen Schicksalen verknüpft sei. Je mehr Kisten das Labor in Schlieren verlassen, desto mehr wisse sie: Die gezüchtete Haut wird gerade sehr gebraucht.
