Die neuen Wunderwaffen der Medizin Wie wir 100 ... - Bionanonet!

NEWS-Serie, Teil 1: Die Zukunft der Medizin.
Von Nanotechnik bis Stammzellen – wie Forscher jetzt die letzten Geheimnisse der
unheilbaren Krankheiten lüften. Und so unser Leben verlängern.
Die neuen Wunderwaffen der Medizin
Wie wir 100 Jahre alt werden
11. August 2005
Gesund bis 100. Wie Forscher in den nächsten zehn Jahren Krebs, Herzinfarkt & Co
ausschalten und so unser Leben verlängern wollen.
Der bösartige Tumor unterhalb des Schlüsselbeins machte das Leben von Gernot
Holzbauer zur Hölle. Unglaubliche Schmerzen, dazu die Nebenwirkungen der
Chemotherapie – und trotzdem keine Heilung in Sicht. Der erst 26-jährige Patient
musste mit dem Schlimmsten rechnen, alle konventionellen Therapien waren
ausgereizt. Als Todgeweihter kam der Student in die Berliner Charite´, wo er viermal
mit einer völlig neuartigen Nanotherapie behandelt wurde. Der Erfolg war
bahnbrechend: Innerhalb von vier Wochen bildete sich der Tumor vollständig zurück.
Sechs Monate später ist er nicht mehr neu aufgetreten. Holzbauer wurde von der
Charite´ als tumorfrei eingestuft und aus der Klinik entlassen. Heute hat er sein
Studium abgeschlossen, und die Kontrolluntersuchungen haben sich auf ein
Minimum reduziert. Möglich wurde dieser Therapieerfolg durch den Einsatz einer
vom Nanotechnologen Andreas Jordan entwickelten neuen Technologie, die ein
neues Kapitel in der Zukunft der Medizin aufschlägt.
Andreas Jordan, Nanoforscher, Charité Berlin
Der Berliner Strahlenbiologe gilt als Urvater der Nanotechnologie. Bereits im Jahr
1988 entwickelte er erste Theorien in der Krebsbehandlung mit Nanopartikeln. Heute
behandelt er Patienten an der Charité Klinik, indem er kleinste Teile als Trojanische
Pferde in Krebszellen einschleust, die erhitzt werden und den Tumor zerstören.
Wunderwaffen für ein langes Leben.
Erfolge wie dieser geben jenen Wissenschaftlern Recht, die im Kampf gegen Killer-
Krankheiten wie Krebs oder Todesursachen wie Organversagen auf völlig neue
Forschungsfelder setzen. Dazu gehören neben der Nanotechnologie die Gentechnik
und die Stammzellenforschung. Erklärtes Ziel: In fünf bis zehn Jahren sollen in
diesen Bereichen Methoden und Therapien entwickelt werden, die nicht nur
Herzinfarkt, Krebs und Co ausschalten, sondern auch unser Leben wesentlich
verlängern.
Robert S. Langer, Professor am Massachusetts Instiute of Technology (MIT), der im
Vorjahr mit dem höchsten Medizinpreis der Vereinigten Staaten ausgezeichnet
wurde, spricht von einem Meilenstein in der Medizingeschichte: „Wir stehen vor
spektakulären Durchbrüchen. Ich kann mir gut vorstellen, dass wir Krebs in zehn
Jahren so behandeln wie heute Herzkrankheiten. Damit werden wir die
Lebenserwartung der Patienten deutlich nach oben schrauben.“

Die Zahl der 100-Jährigen wird deutlich ansteigen
Auch Reinhard Krepler, Direktor des Wiener AKH, ist überzeugt, dass die Menschen
schon bald länger leben werden: „Wir werden nicht nur Krankheiten heilen, sondern
auch den Alterungsprozess zurückschrauben. Die Zahl der 100-Jährigen wird
frappant steigen.“
• Nanomedizin. Als schärfste Waffen gegen Krebs und Volkskrankheiten wie
Diabetes und Alzheimer gelten derzeit Teilchen mit 100 Nanometern. Ein Nanometer
ist der Millionste Teil eines Millimeters. Diese mikroskopisch kleinen Partikel werden
vor allem als Transporter eingesetzt werden, die Wirkstoffe direkt in erkrankte Zellen
– etwa Krebszellen – tragen. So könnte bei Diabetes-Patienten etwa auch Insulin
erstmals in Pillenform verabreicht werden. Dieser gezielte Einsatz der Medikamente
vermeidet Nebenwirkungen im gesunden Gewebe. Im Klartext: Im Kampf gegen den
Krebs könnte statt einer Chemotherapie, die den ganzen Körper umfasst, nur die
befallene Zelle behandelt werden. „Damit hätten wir die lang herbeigesehnte Pille
gegen den Krebs“, erzält der Strahlenbiologe Andreas Jordan.
• Gentechnik und Biotechnologie. Auch im Bereich der Gentechnik wird eifrig an
neuen Wundermitteln gebastelt. Spezielle Designer-Medikamente gegen Volksleiden
wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Osteoporose, Arthritis oder
Lungenkrankheiten kann man sich in den nächsten Jahren aus den Genlabors der
Biotech-Firmen erwarten. Hier sind die Wissenschaftler auf der Jagd nach Genen,
die für bestimmte Krankheiten verantwortlich sind, um als Gegenmittel humane
Antikörper zu finden. Bei medizinischer Genforschung steht aber nur die Heilung und
die Vorbeugung von Krankheiten im Vordergrund und nicht die genetische
Veränderung des menschlichen Erbgutes. Österreichs bekanntester Genforscher
Josef Penninger sieht in der Biotechnologie ein enormes Potenzial: „Gen- und
Biotechnologie sind die größten Revolutionen, die es bis jetzt gegeben hat. Nur
dauert es sehr lange, bis aus der Grundlagenforschung ein Medikament entsteht.
Aber in zehn bis 15 Jahren wird in jedem Dorf der Arzt über das Zusammenspiel von
molekularer Biologie und Genen Bescheid wissen müssen, um das richtige
Medikament zu verschreiben.“ Eines ist dabei sicher: Da Gentechnik eine besonders
kostspielige Form der Forschung ist – die Entwicklung eines Medikaments kostet
mindestens 650 Millionen Dollar – , werden sich die Pharmafirmen vor allem auf
typische Volkskrankheiten konzentrieren.
Nanotechnik. Zell-Heilung durch High-Tech-Moleküle
Nanopartikel sind maßgeschneiderte Moleküle mit außergewöhnlichen Fähigkeiten,
die zumindest zehntausendmal kleiner sind als ein Millimeter. Sie können durch den
Körper direkt zu kranken Zellen wandern und dort entsprechende Wirkstoffe
(Medikamente)abladen.
Vor allem im Kampf gegen Krebs, Alzheimer und Diabetes verspricht man sich neue
Therapien mithilfe der kleinen Botenstoffe. Am Massachusetts Institute of Technology
(MIT) basteln Forscher sogar an Nanorobotern, die im Körper ihren Weg zum
Einsatzort selbst finden. Dafür müssen die Minipartikel durch Zellen wandern, in
Blutgefäßen schwimmen oder Gewebeunebenheiten durchkreuzen. Am MIT bauen
die Forscher derzeit „Attila“ – einen Roboter, der all das können soll. Für den
menschlichen Körper ist er aber mit 30 Zentimetern und 1,6 Kilogramm noch deutlich
zu groß.

• Stammzellenforschung. Als einer der wichtigsten Hoffnungsträger der
modernen Medizin gilt auch die Stammzellenforschung. Die Besonderheit:
Stammzellen sind Urzellen, die sich unbegrenzt vermehren können. So will man
künftig nicht nur Organe für Transplantationen nachzüchten, sondern auch die
Selbstheilung des Körpers aktivieren. Dafür werden die Stammzellen künstlich im
Labor kultiviert oder innerhalb des Körpers vermehrt. So produziert man ein
biologisches Ersatzteillager. Johannes Huber, Topmediziner am Wiener AKH, über
die Vorteile dieser Heilungsmethode: „Die Stammzellentherapie ist bei jedem
Menschen jedes Alters anzuwenden. Man braucht also nicht unbedingt embryonale
Stammzellen. Klar ist natürlich: Je jünger der Mensch, umso jünger und besser sind
die Stammzellen. Eine Stammzelle kann alle Zelltypen des Körpers bilden, egal ob
Muskel-, Nerven- oder Blutzelle. Und ist deswegen ein echter Hoffnungsträger für
unheilbare Krankheiten wie Parkinson oder Alzheimer, aber auch Herz-Kreislauf-
Erkrankungen.“ Im Kampf um eine höhere Lebenserwartung gilt es vor allem, einen
Feind zu eliminieren – den Krebs. Patienten der häufigsten Krebsarten haben heute
bereits eine doppelt so lange Lebenserwartung wie noch vor 20 Jahren. Doch noch
immer sterben weltweit etwa sieben Millionen Menschen jährlich an Krebs. „Das
Problem ist, dass Behandlungsmethoden wie die Strahlen-, Chemo- und
Wärmetherapie zwar sehr gute Erfolge erzielen, oft aber auch verheerende
Nebenwirkungen auslösen“, betont Andreas Jordan, Nanomediziner an der Uni-Klinik
Charite` in Berlin.
Frank Sinner, Chemiker, BioNanoNet Graz
Die Forschergruppe des BioNanoNet will Nanopartikel entwickeln, die Wirkstoffe
binden und direkt in erkrankte Zellen transportieren. „Wir forschen an der Insulin-
Tablette für Diabetiker und wollen einen Nasenspray zur Behandlung von Alzheimer
entwickeln“, nennt Frank Sinner die hoch gesteckten Ziele. Und er ist zuversichtlich:
„In fünf bis zehn Jahren wollen wir erste Lösungen präsentieren.“
Johannes Huber, Starmediziner, AKH Wien
Der Gynäkologe Johannes Huber gilt als der Visionär der Medizin. In der
Hormontherapie ist er ebenso zuhause wie in der Stammzellenforschung. Gerade
Letzterer räumt er im Kampf gegen Herz-Kreislauf-Krankheiten, Alzheimer oder
Parkinson große Chancen ein. Huber: „Mit der Stammzellentherapie kann man
bewirken, dass sich Organe von selbst heilen, ohne dass man sie züchten muss. Sie
regenerieren sich einfach.“
KREBS: Wie Mediziner die Killer-Krankheit besiegen
Aus diesem Grund arbeitet der Forscher seit 1988 im Bereich der Nanotechnologie.
Sein Ziel, den Tumor direkt vor Ort auszuschalten, ohne gesundes Gewebe zu
schädigen, hat er in ersten klinischen Tests bereits erreicht.
Der Trick: Jordan setzt auf Wärmetherapie direkt im Tumor. Und das funktioniert so:
„Wir injizieren ein bis zehn Millionen Nanopartikel direkt in die Tumorzelle. Dort
breiten sich die Kleinstteilchen mit einem Kern aus Eisenoxid innerhalb weniger
Stunden aus. Aufgrund ihrer speziellen Hülle bleiben sie dabei nur in der Tumorzelle
und wandern nicht in gesundes Gewebe ab.“ Dann wird der Patient in ein neues
Therapiegerät geschoben, das ein Wechselmagnetfeld erzeugt. Dieses Magnetfeld
erhitzt die Partikel. Dadurch werden die Krebszellen in hohes, tödliches Fieber
versetzt. Sie sterben ab. Bisher hat Jordan mit seinem neuen Verfahren 25 Patienten

therapiert. Nur drei davon sind verstorben. „Die Therapie hat sich im Kampf gegen
Hirntumore, Prostatakrebs und gynäkologische Tumore wie Gebärmutterkrebs und
Eierstockkrebs bereits bewährt“, erzählt er. Studien zu Brustkrebs sind noch für
heuer geplant. Mit einer klinischen Zulassung seiner Nanotherapie rechnet Jordan
2007. Drei deutsche und eine Schweizer Klinik haben sein selbst entwickeltes
Therapiegerät bereits bestellt. Doch das Allheilmittel ist Jordans Therapie noch nicht:
„Wir können heute lokale Tumore besiegen, die wir durch die Injektion gut erreichen“,
bilanziert er. Schwierig wird es bei jenen Krebsarten, die man schwer lokalisieren
kann und die schnell metastasieren. Dann haben auch wir keine Chance.“
• Die Nano-Transporter. Noch nicht: In den USA, genauer am MIT in Boston, wird
nämlich bereits mit der ersten Nano-Bombe gegen Krebs experimentiert, die ihren
Weg zur Tumorzelle selbst findet. Dann müsste man die Nanopartikel nicht mehr
mühevoll injizieren, sonder könnte sie einfach in Pillenform schlucken. Der Trick der
Forscher: Damit die Bombe das Immunsystem ungehindert passieren kann, ist sie
mit einem Schutzmantel umgeben. Das Projektil ist dabei zu groß, um durch die
Poren normaler Gefäße geschleust zu werden, nicht aber für die Gefäße des
Krebsgewebes. Im Tumor angekommen, werden schließlich die
chemotherapeutischen Wirkstoffe freigesetzt, die das Karzinom angreifen. Bisher hat
das MIT-Team das Verfahren nur an Mäusen getestet. Dabei haben die Nanobehandelten
Nager immerhin dreimal so lange überlebt wie ihre unbehandelten
Artgenossen.
Josef Penninger, Genforscher, Vienna Biotech
Der gebürtige Oberösterreicher, der viele Jahre beim weltweit größten Biotech-
Unternehmen EmGen in Kanada forschte, kehrte 2001 nach Wien zurück. Penninger
hat zuletzt bei der Analyse on SARS ein gen gefunden, das vor gefährlichen
Lungenkrankheiten schützen könnte. „Wenn wir dieses Protein biologisch machen,
könnten wir einen neuen Wirkstoff gegen gefährliche Grippeviren und sogar Anthrax
finden.“
Stammzellen. Wie sich unser Körper bald selbst heilen soll
Die Stammzelle ist eine Art Urzelle, die sich unbegrenzt vermehren kann. Die
Besonderheit: Sie kann alle Zelltypen des Körpers bilden – egal ob Muskel-, Nerven-
oder Blutzelle. Genau hier setzt die Medizinforschung an. Die Stammzellen werden
nun in Labors oder innerhalb des Körpers gezüchtet, um als Ersatzteillager für
geschädigte Organe verwendet werden zu können. Neben Krebstherapien setzen die
Mediziner auf die so genannte Selbstheilung. Dabei sollen sich Herz, Leber und
Knochen durch neue Stammzellen selbst regenerieren.
• Stammzellen gegen Krebs. Kurz vor der Entwicklung einzelner Therapien ist
auch die so genannte Stammzellenforschung. Oberstes Ziel auch hier: der Kampf
gegen den Krebs. Georg Steiner von der Cell Danube AG in Krems: „ Wir gehen
davon aus, dass Krebs durch eine Störung des Immunsystems entsteht. Daher
versuchen wir, mithilfe einer Stammzellentherapie die Immunabwehr zu potenzieren.“
Derzeit führen die Forscher in Kooperation mit dem AKH Therapien an Patienten
durch, die an Prostata- oder Brustkrebs im fortgeschrittenen Stadium leiden. Bei dem
Verfahren wird den Patienten laufend Blut abgenommen, aus dem die so genannten
Dendritischen Zellen entnommen werden. Sie sind bei gesunden Menschen für die
Vernichtung der Tumorzellen verantwortlich, bei kranken aber blockiert. Die Zellen
werden im Labor dann ausgereift, mit den Tumorinformationen besetzt und wieder in
die Lymphknoten gespritzt. Durch diese Methode kann die Blockade der Zellen nicht

nur aufgehoben, sondern die Effektivität im Kampf gegen den Krebs auch potenziert
werden. Steiner: „Wir haben schon gute Erfolge, denn die Behandlung bringt selbst
im fortgeschrittenen Stadium eine Lebensverlängerung, die besser ist als bei der
Chemotherapie.“ Jetzt will Steiner weitere Krebsarten bekämpfen: „Als nächsten
Schritt werden wir bei Eierstockkrebspatientinnen nach der ersten Chemotherapie
unsere Methode einsetzen. Hier vermuten wir, dass wir durch die Zellentherapie eine
neuerliche Tumorbildung verzögern können.“
Genforschung. Gen-Impfstoffe zur Krankheitsvorsorge
In der Genforschung sind die Wissenschaftler auf der ständigen Jagd nach Genen,
die entweder vor Krankheiten schützen oder diese verursachen. Ziel ist es, diese
Gene isoliert zu betrachten und so ihre Verhaltensweisen zu studieren. So können
genetische Impfstoffe entwickelt werden, die das Immunsystem auf den jeweiligen
Erreger vorbereiten, ohne dass der Körper je mit irgendeiner Form des Erregers in
Kontakt gekommen ist. Auf diesem Weg könnten Epidemien wie die asiatische
Vogelgrippe schnell und zuverlässig eingedämmt werden.
ORGANVERSAGEN: Wie sich Herz & Leber selbst heilen.
Doch Stammzellen sollen nicht nur im Kampf gegen Krebs unser Leben verlängern:
Mit einer speziellen Therapie sollen sich sogar Organe bald schon von selbst heilen
können. Starmediziner Johannes Huber: „Die Organregeneration ist ein heißes
Thema in der modernen Medizin, denn Transplantationen sind kompliziert, und die
Bereitschaft zum Organspenden sinkt. Daher müssen Alternativen gefunden
werden.“ Das Modell der Stammzellenmethode klingt dabei äußerst
vielversprechend: Durch eine Injektion werden zunächst die körpereigenen
Stammzellen stimuliert. Sie zirkulieren dann in einer deutlich erhöhten Konzentration
im Blut. Dann geht es darum, die Stammzellen zu jenem Organ zu schleusen, das
sich regenerieren soll. Damit sie auch tatsächlich dort landen, wo sie gebraucht
werden, spritzen die Mediziner Gewebshormone. Huber: „Diese Injektion wirkt wie
ein Klebestoff, die Stammzellen bleiben beim gewünschten Organ hängen.“ So kann
sich etwa ein Herz, das durch einen Infarkt geschwächt wurde, selbst regenerieren.
Auch Leber und Niere sollen sich so schon bald selbst heilen können. Die
Selbstheilung der Organe mit Stammzellen befindet sich noch in klinischen Studien.
„Dennoch werden wir in spätestens fünf bis zehn Jahren mit Stammzellen Teile des
Herzens, der Leber sowie Knochen, Knochenmark, Muskeln und Blutzellen
nachzüchten können“, ist Reinhard Krepler, Direktor des Wiener AKH, überzeugt.
• Automatischer Muskelaufbau. Bis dahin soll die Stammzellentherapie aber
auch geschwächte Muskeln wieder aufbauen. Auch in diesem Bereich zählt die Cell
Danube AG in Krems österreichweit zu den Erfolgreichsten. Steiner: „Wir biopsieren
die Muskelzellen, kultivieren sie und trennen die funktionierenden von den nicht
funktionierenden Zellen.“ Ist dieser Vorgang abgeschlossen, bekommt der Patient
einen Stammzellencocktail, der leistungsfähige Muskeln wieder wachsen lässt.
Konkrete Anwendungsgebiete: bei der Rehabilitation von Unfallopfern und beim
Tabuthema Inkontinenz.
NERVEN: So besiegen wir Parkinson, Alzheimer & Co
Am Weg zum 100. Geburtstag sollen uns künftig auch Nervenkrankheiten wie
Alzheimer oder Parkinson nicht mehr im Wege stehen. Auch hier versprechen sich
die Mediziner neue Fortschritte – etwa durch Nanoteilchen. „Wir arbeiten derzeit an

Partikeln, die in der Lage sind, Wirkstoffe durch die Blut-Hirn-Schranke direkt ins
Gehirn zu transportieren“, erzählt Frank Sinner, Chemiker von BioNanoNet am
Grazer Joanneum. Konkret will man die Kleinstteilchen mit so genannten „Amyloid-
Binding-Peptiden“ beladen, die sich als viel versprechender Wirkstoff im Kampf
gegen Alzheimer ausgezeichnet haben. Die Peptide sollen von den Partikeln dann
huckepack zum Einsatzort transportiert werden. „Das könnte etwa durch einen
einfachen Nasenspray erfolgen“, meint Sinner und hofft: „Hier sollte sich in den
nächsten fünf bis zehn Jahren einiges tun.“
• Automatischer Muskelaufbau. Die Stammzellentherapie bietet auch realistische
Hoffnungen im Kampf gegen Parkinson, multiple Sklerose und Alzheimer.
Schwedischen Forschern ist es jüngst gelungen, aus Stammzellengewebe voll
funktionstüchtige Gehirnzellen zu züchten. Für die künstlich gezüchteten Zellen
verwendeten sie Gehirngewebe, das bei einer Wasserkopf-Operation automatisch
anfällt. Aus diesen „unreifen“ Zellen züchteten die Forscher dann mehrere Millionen
Gehirnzellen – darunter die aktiven „Neuronen“ sowie die beiden Arten von
Hilfszellen. Damit könnten geschädigte Nervenzellen im Gehirn „ersetzt“ werden.
Huber: „Sämtliche Nervenkrankheiten im Gehirn wären damit heilbar.“
VOLKSLEIDEN: Genetische Impfstoffe zur Prävention
Wenn die größten Killer-Krankheiten eliminiert sind, bleiben immer noch genug
Volksleiden, die den 100. Geburtstag verhindern könnten. Darunter:
Knochenschwund und neue Formen der Grippe. Doch auch hier will die Medizin in
den nächsten fünf Jahren entsprechende Wundermittel finden – und zwar mithilfe der
Gentechnik. Konkret sollen genetische Impfstoffe entwickelt werden, bei denen dem
Patienten die genetischen Informationen für bestimmte Teile eines Erregers
verabreicht werden. Die Körperzellen können dann das Immunsystem auf den
jeweiligen Erreger vorbereiten, ohne dass der Körper je mit irgendeiner Form des
Erregers in Kontakt gekommen ist. „Diese Art der Impfstoffe wird den gesamten
Bereich der Präventivmedizin verändern“, ist Genforscher Josef Penninger
überzeugt. Der Oberösterreicher hat zuletzt bei der Analyse des SARS-Virus ein Gen
gefunden, das vor Lungenerkrankungen schützen könnte. Penninger: „Wir versuchen
nun, dieses Protein biologisch herzustellen. Gelingt es, hätten wir ein vollkommen
neues Mittel gegen unheilbare Lungenerkrankungen, Vogelgrippe oder auch
Bioterrorismus mit Anthrax.“