Es klingt wie ein Märchen: In Zukunft soll die Menschheit nicht mehr auf das Spenden von Blut angewiesen sein, um Blut für Bluttransfusionen vorrätig zu haben. Stattdessen versucht das Forschungsunternehmen Novosang, künstlich Blut zu erzeugen und will damit einen Meilenstein in der Medizin setzen, der seinesgleichen sucht. Was hinter dem Projekt steckt, welche Vorteile das künstlich erstellte Blut gegenüber herkömmlichen Blutspenden hat und wann wir mit der Technologie rechnen können, erfahrt ihr hier bei uns.
Die Entstehung von Novosang
Ein unglaublicher Wettbewerb
Um an ausreichend Blut für medizinische Notfälle zu kommen, gab es schon die verrücktesten Ideen. Man erinnere sich nur an das Kickstarter-Projekt Blood Sport, bei dem Gamer ihr eigenes Blut verlieren, wenn sie in ihrem Videospiel verletzt werden. Um aber auch im Krieg verletzte Soldaten ausreichend mit Blut zu versorgen, startete das amerikanische Militärunternehmen US Defense Advanced Research Project Agency (Darpa) 2007 einen Wettbewerb zur Entwicklung eines unglaublichen Geräts.
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Man forderte Forscher weltweit heraus ein Gerät bzw. einen „Bioreaktor“ zu entwickeln, der ca. 1,3m x 3m groß sein sollte, die Landung mit einem Fallschirm im Kriegsgebiet aushalten sollte und danach immer noch fähig sein sollte aus Stammzellen einen nahezu unendlichen Nachschub an frischem Blut zu liefern und dieses in medizinische Standard-Blutbeutel zu verpacken. Sozusagen eine Blood-On-Demand Maschine für Kriegseinsätze. Klingt nach nicht mehr als einer Wunschvorstellung aber wurde 2007 tatsächlich in Form eines Wettbewerbs von den Teilnehmern verlangt. Aber als sei das noch nicht genug, verlangte man zusätzlich noch eine Fertigstellung der Maschine innerhalb der nächsten 27 Monate. Die Zukunft soll laut Darpa also am besten schon morgen stattfinden.
Zahlreiche Forschungsteams stellten sich der Herausforderung
Dem Sieger des Wettbewerbs wurden 49 Millionen US-Dollar in Aussicht gestellt und so ist es nicht verwunderlich, dass zahlreiche Forschungsteams weltweit an dem Wettbewerb teilnahmen. Ein Forschungsteam war ein Konsortium zahlreicher Experten britischer Universitäten. Zu den wichtigsten Forschern zählte Will Murphy – wissenschaftlicher Direktor des Irish Blood Transfusion Service – und Joanna Mountford – eine Stammzellenforscherin der University of Glasgow.
Alle Forscher der Gruppe waren mit dem Gebiet der Stammzellenforschung vertraut und entwickelten hierauf die Idee der künstlichen Blutgewinnung. Dabei war das Projekt alles andere als das täglich Brot der Forscher. Zwar kannten sich alle Teilnehmer mit Stammzellen aus und wussten, wie sich hieraus neue ausgebildete Zellen entwickeln ließen, aber die Entwicklung von Blut war etwas vollkommen neues. Grund hierfür war, dass es bisher in der Stammzellenforschung nie einen Anreiz für die Entwicklung neuer Blutzellen gab. Da die Versorgung von Frischblut durch Blutspenden in Industriestaaten weitestgehend abgedeckt ist, waren die Forschungsfelder in der Stammzellenforschung meist auf Nervenzellen, Leberzellen oder ähnlichem ausgerichtet.
Die Forscher um Joanna Mountford und Will Murphy begannen dennoch mit ihrer Arbeit und entwickelten schlussendlich eine 48-seitige Ausarbeitung, die sie am 14. Februar 2008 an Darpa weiterleiteten. Leider wurde ihre Arbeit – wie die aller anderen Teilnehmer ebenso – von Darpa als nicht praktikabel eingestuft und somit abgelehnt. Joanna Mountford war über dieses Ergebnis nicht überrascht. Die Anforderung der Darpa an Forschungsprojekte sind einfach immer zu speziell und fast unmöglich umzusetzen. Später entschied sich Darpa jedoch für die Zusammenarbeit mit einer der teilnehmenden Gruppen. Zusammen mit Arteriocyte entwickelt das US-Militär nun einen Prototypen zur künstlichen Erstellung von menschlichem Blut.
Gleichzeitig entdeckten Joanna Mountford und Will Murphy aber auch das wirtschaftliche Potenzial dieser Idee und gründeten das Forschungsunternehmen Novosang.
Die Entwicklung des künstlichen Bluts
Die ersten Schritte
Zuerst sei noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem künstlichen Blut von Novosang nicht um tatsächlich künstliches Blut handelt. Zwar kommt es nicht aus dem Menschen, sondern aus einer Maschine, aber dafür ist es auch nicht im herkömmlichen Sinne „künstlich“. Stattdessen ist das Blut absolut natürlich und ist mit „traditionellem Blut“ aus dem Menschen absolut identisch. Es wurde lediglich im Labor unter menschlicher Aufsicht gezüchtet.
The cells generated in this way are not an artificial or synthetic alternative; they are equivalent to those produced in the human body.
Novosang
Für die Entwicklung ihres künstlichen Bluts trennten sich die Forscher um Novosang zuerst von allen unrealistischen Vorgaben, die sich zunächst noch aus der Darpa Forschungsanfrage ergeben hatten. Mit ihrem somit realistischeren Ansatz konnten schnell Geldgeber gefunden werden, die die Forscher finanziell unterstützten. So erhielt das Projekt z.B. 12 Millionen Pfund durch den Wellcome Trust und dem Scottish Funding Council. Von da an konzentrierten sich die Forscher von Novosang ausschließlich auf die Entwicklung einer Methode zur künstlichen Herstellung roter Blutkörper.
Rote Blutkörper
Während einer Blutspende gibt ein Spender ungefähr einen halben Liter seinen Bluts ab. Dieses Blut wird im Anschluss auf Krankheiten untersucht und gefiltert. Danach wird es zentrifugiert, um somit das Blutplasma von den – hauptsächlich bei einer Blutspende gewünschten – roten Blutkörpern zu trennen. Rote Blutkörper sind ca. 8 Mikrometer große Zellen im menschlichen Körper, die das lebenswichtige Hämoglobin enthalten und hiermit Sauerstoff aus der Luft in alle Bereiche des menschlichen Körpers transportieren können. Die Lebensdauer dieser Zellen beträgt ca. 120 Tage und jede Sekunde werden ca. 2 Millionen neue Zellen dieses Typs in unserem Knochenmark gebildet.
Und genau diesen Prozess versucht das Forschungsteam von Novosang im Labor nachzubilden. Hierzu greift man auf menschliche Stammzellen zurück, die den Vorteil besitzen sich in jede menschliche Zelle verwandeln zu können. Man kann sich Stammzellen dabei wie die Karrieremöglichkeiten eines Kinds vorstellen. Zu Beginn sind die Stammzellen – wie auch das Kind – noch nicht ausgebildet und können sich in jede menschliche Zelle entwickeln. Erst wenn die Zelle – aufgrund diverser biochemischer Prozesse – die Ausbildung in eine andere Zellenform beginnt, nimmt sie ihre endgültige Form an und lässt sich nicht mehr zurückbilden wie auch das Kind nicht ohne weiteres einen anderen Karriere einschlagen kann, wenn es einmal fertig ausgebildet wurde.
Der Prozess der künstlichen Blutbildung
Die ursprünglichste Form der Stammzelle wird als pluripotente Stammzelle bezeichnet und besitzt die Fähigkeit sich in jede Zelle des menschlichen Körpers verwandeln zu können. Im Knochenmark entwickeln sich diese Zellen weiter zu hämatopoetische Stammzellen, die die Fähigkeit besitzen sich in die gewünschten roten Blutkörper zu verwandeln sowie auch in zahlreiche andere Zellformen wie z.B. Blutplasmazellen oder T-Lymphozyten.
Pluripotent stem cells offer huge opportunities in the field of regenerative medicine.
Novosang
Bei Novosang versucht man nun unter Laborbedingungen diese hämatopoetische Stammzellen in rote Blutkörper umzuwandeln, um somit künstlich Blutzellen zu entwickeln. Im Moment kann man allerdings nur eine sehr begrenzte Anzahl an roten Blutkörpern aus den ursprünglichen hämatopoetische Stammzellen züchten, sodass man zu Forschungszwecken weiterhin auf Stammzellenspender angewiesen ist. Für die industrielle Massenproduktion von roten Blutkörpern ist dieser Zustand natürlich nicht tragbar, sodass man in Zukunft versucht, aus den ursprünglichen hämatopoetische Stammzellen weitere Stammzellen bilden zu können, um somit eine nahezu unendliche Menge an künstlichem Blut bilden zu können.
Anders als hämatopoetische Stammzellen können sich pluripotente Stammzelle allerdings unendlich unter Laborbedingungen vermehren. Allerdings ist die Beschaffung dieser Zellen äußerst schwer, da man hierfür direkt Körperzellen von Embryonen benötigt. Ein Forschungsschwerpunkt der weltweit äußerst umstritten ist.
Die Vorteile des selbstgezüchteten Bluts
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Wie bereits erwähnt, ist die Versorgung von menschlichem Frischblut in Industriestaaten weitestgehend gut abgedeckt, sodass nicht zwangsläufig eine Notwendigkeit zur künstlichen Züchtung menschlichen Blutes besteht. Nichtsdestotrotz bietet die Entwicklung künstlichen Blutes durch Unternehmen wie Novosang zahlreiche Vorteile für die Menschheit. Der offensichtlichste Grund für die Entwicklung solch eines Gerät ist natürlich die ausreichende Versorgung von menschlichen Blutes in Entwicklungsländern.
Gleichzeitig verringert gezüchtetes Blut aber auch das Risiko, das mit einer Bluttransfusion einhergeht. Weltweit wandert ca. 1 Million mal pro Jahr Blut von einem Spender zu seinem Empfänger. Obwohl das gespendete Blut zahlreichen Test unterliegt, besteht jedoch bei der Blutspende das Risiko mit Krankheitserreger des Spenders infiziert zu werden. Zwar können zahlreiche Erreger aus dem Spenderblut gefiltert werden, aber leider gibt es immernoch eine Vielzahl von gefährlichen Infektionen, die trotz modernster Technik nicht im Blut entdeckt werden können.
A new source of red blood cells would not only increase blood supplies, but could also ensure immune compatibility with recipients, prevent the transmission of infection and reduce iron loading.
Novosang
So geht man z.B. davon aus, dass unter 2.000 Briten eine Person unter der gefährlichen Krankheit Creutzfeld-Jakob leidet, ohne es zu wissen. Spendet einer dieser Menschen sein Blut, so besteht das Risiko, dass er hierdurch auch die gefährliche Krankheit überträgt. Ein Risiko, das zwar bei dieser Erkrankung sehr gering ist, aber dennoch schon vorkam. Hinzu kommt aber auch das Risiko von bisher noch unbekannten Krankheiten für die noch gar keine Tests möglich sind.
So war auch AIDS eine Erkrankung, die erst in den 80er Jahren aufkam und damit die Menschheit überraschte. Käme es zur Entstehung einer ähnlichen Krankheit, deren Symptome erst sehr spät auftreten, könnte sich der Krankheitserreger durch natürliches Blutspenden schnell ausbreiten. Umso größer ist deshalb der Bedarf nach künstlich hergestelltem menschlichen Blut ohne Risiko auf Krankheitserreger. Man kann also nur hoffen, dass Novosang bei der Entwicklung des künstlichen Blutes schnell Fortschritte macht, um die Risiken einer Bluttransfusion zu verringern.
Die Forschungen von Novosang könnten wirklich weltverändernd sein, wenn sie es schaffen in naher Zukunft eine Massenproduktion menschlichen Bluts zu ermöglichen. Die Risiken von Bluttransfusionen könnte drastisch reduziert werden und das Risiko einer Ausbreitung gefährlicher Krankheiten ebenso. Was sagt ihr aber zu den Forschungen des Unternehmens? Könntet ihr euch vorstellen, Blut aus dem Labor gespendet zu bekommen? Schreibt uns eure Meinung dazu doch einfach in die Kommentare und lasst uns über das Thema diskutieren.
Titelbild von Flickr Nutzer dxiri
