Stammzellen: Mikroroboter reparieren verletztes Rückenmark
Ein Forschungsteam der ETH Zürich(öffnet im neuen Fenster), Schweiz, hat biohybride Mikroroboter entwickelt. Diese lassen sich durch ein externes Magnetfeld gezielt steuern und können therapeutische Stammzellen an ein bestimmtes Ziel bringen.
Biohybrid heißt in diesem Zusammenhang, dass eine Zelle und ein technisches System, hier die magnetoelektrischen Nanopartikel, miteinander verbunden sind. Die Zelle ist eine sogenannte Progenitorzelle(öffnet im neuen Fenster), die die Regenerationseigenschaften von Stammzellen besitzt, aber bereits auf ein bestimmtes Einsatzgebiet festgelegt ist.
Gewonnen werden die Zellen aus normalen Körperzellen. Erst im Labor erfolgt die Veränderung hin zu einem Zelltyp, der sich ins Nervensystem integrieren kann.
Methode folgt vertrauten Prinzipien
Bereits jetzt werden Patienten mit Rückenmarksverletzungen Stammzellen implantiert und diese per Elektrostimulation zum Wachstum angeregt. Das erfolgt jedoch über zusätzliche Elektroden und wenig gezielt.
Die Nanopartikel, die in einem sogenannten Lab-on-Chip mit Stammzellen und Nährlösung ausgestattet werden, können sich dank eines externen Magnetfelds genau an die verletzte Stelle bewegen. Eine zweite Schicht in den Nanopartikeln nutzt die Bewegung im Magnetfeld für den Aufbau elektrischer Signale.
So lassen sich die Zellen exakt an die richtige Stelle steuern, wie bereits frühere Versuche zeigten(öffnet im neuen Fenster), und sie stimulieren direkt vor Ort das Zellwachstum.
Millionen Roboter notwendig
Die Mikroroboter sind 6 Mikrometer groß und werden innerhalb von 30 Minuten hergestellt. Für einzelne Tests, wie sie auch in der Studie in Nature(öffnet im neuen Fenster) durchgeführt wurden, sind allerdings mehrere Hunderttausend davon notwendig.
Deshalb werden sie parallel in einem Cluster von winzigen Laboren hergestellt, die jeweils knapp einen Quadratzentimeter groß sind.
Derzeit nur Tierversuche
Noch befindet sich die Forschung in einem frühen Stadium. Die bisher durchgeführten Tierversuche sollen laut des Forschungsteams jedoch vielversprechend sein.
Rückenmarksverletzungen bei Zebrafischen konnten innerhalb von drei Tagen nahezu vollständig repariert werden. Bei Mäusen mit vollständig durchtrenntem Rückenmark seien die Nervenzellen nach 28 Tagen wieder verbunden gewesen. Anders als bei Zebrafischen hätte sich das Rückenmark von Mäusen nicht von allein regeneriert.
Sollten in Zukunft Versuche an Menschen ähnlich erfolgreich verlaufen, wären auch Anwendungen am Herzen, bei der Krebstherapie und der Wundheilung denkbar.