Erste Zuckungen: Biotechniker züchten erstmals funktionierenden Labormuskel

Mit dem ersten Muskel, der außerhalb des menschlichen Körpers auf äußere Einflüsse reagieren kann, wollen Mediziner die Auswirkungen verschiedener Medikamenten auf den Körper demonstrieren.

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14 Januar 2015, 10:07am

​Mikroskopische Ansicht des laborgewachsenen Muskels. Bild: Nenad Bursac, Duke University | Mit freundlicher Genehmigung

Im Labor lassen sich mittlerweile die unterschiedlichsten Bestandteile menschlicher Biomasse züchten. Von ​Vaginen und ​Penissen bis hin zu künstlichem ​Fleisch. Doch bisher handelte es sich bei den Ergebnissen um Dinge, die nicht selbst leben oder auf äußere Einflüsse reagieren konnten, sondern immer auf die Implantation am Menschen bzw. einer Verarbeitung zu einer leckeren Grillwurst angewiesen waren. Wissenschaftlern der Duke University in Durham, North Carolina, ist es nun erstmals gelungen, einen Muskel herzustellen, der sich wie sein natürliches Pendant aus menschlichem Bauch, Bein oder Po verhält. 

Die künstlichen Zellen ziehen sich zusammen und reagieren auf äußere Einflüsse wie elektrische Stimuli, biochemische Signale oder Medikamentengaben. Es handelt sich tatsächlich um einen funktionierenden Muskel, der außerhalb des menschlichen Körpers aktiv existieren kann. Mittels dieser muskulären Errungenschaft sollen nun die Auswirkungen von Pharmazeutika und Krankheiten untersucht werden.

„Wir wollen die Effizienz und Sicherheit von Medikamenten testen, ohne gleichzeitig die Gesundheit der Patienten aufs Spiel zu setzen. So können wir nun die funktionalen und biochemischen Signale von Krankheiten nachbilden, insbesondere in den seltenen Fällen, in denen eine Muskelbiopsie nicht ohne weiteres möglich ist", erklärte der Leiter der Studie, Biomedizintechniker Nenad Bursac bei ​phys.org. Die ​Ergebnisse erschienen diese Woche in dem ​offen zugänglichen Onlinejournal eLife.

Die laborgewachsenen Muskelbündel gestreckt in einem rechteckigen Rahmen.

Die laborgewachsenen Muskelbündel gestreckt in einem rechteckigen Rahmen. Bild: Nenad Bursac, Duke University 

Um herauszufinden, ob sich das Verhalten des künstlichen Muskelgewebes wirklich mit dem des Menschen vergleichen lässt, testen Bursac und seine Mitarbeiterin Lauran Madden die Reaktionen des Labormuskels auf unterschiedliche Medikamente. Sie probierten zum Beispiel die Lipidsenker ​Statine, unter deren Einwirkung weniger körpereigenes Cholesterin gebildet wird, sowie ​Clenbuterol, ein Pharmazeutikum, welches oft missbräuchlich in der Sportmedizin verwendet wird, um die Leistung der Athleten zu steigern.

Die Laborzüchtung zeigte die gleichen Reaktionen wie sie auch beim Menschen zu beobachten sind. Der Muskel reagiert abhängig von der gegebenen Dosis auf die Statine, wobei sich bei einer hohen Gabe unnatürliche Fettablagerungen bildeten. Eine unschöne Auswirkung, die beim Menschen nicht anders ist. Auch beim Clenbuterol befanden sich Mensch und Muskel auf Augenhöhe. Die Dosis schädigte den Muskel nicht, erhöhte jedoch seine Leistungsfähigkeit, welche sich in einer vermehrten Kontraktion auswirkte.

„Eines unserer Ziele ist die patientengerechte Dosierung von Medikamenten", sagte Bursac. „Wir können jeder Person eine Biopsie entnehmen und dann viele neue Muskeln als Testbeispiele wachsen lassen, mit denen wir dann ausprobieren, welche Medikamentengabe sich am besten für den jeweiligen Patienten auswirken."

Dieses Ziel liegt in gar nicht allzu ferner Zukunft, denn Bursac arbeitet nach dem jüngsten Laborerfolg schon an einer neuen Studie, in welcher er die korrelierenden Effekte bei Menschen und laborgezüchtetem Muskelgewebe untersuchen wird.