Medizin

Menschliche Stimmbänder im Labor gezüchtet

Donnerstag, 19. November 2015

Madison – US-Forscher haben aus Fibroblasten und Epithelzellen auf einem Kollagengerüst menschliche Stimmbänder gezüchtet, die im Kehlkopf eines Hundes Töne erzeugten, die laut dem Bericht in Science Translational Medicine (2015; 7: 314ra187) von den natürlichen Lauten kaum zu unterscheiden waren.

Die Stimmbänder, die zwischen den Wänden des Kehlkopfs aufgespannt sind, müssen einerseits großen Luftdrücken standhalten, andererseits aber elastisch bleiben, um durch ihre Schwingungen Töne im Bereich von unter 100 Hertz und bis über 1.000 Hertz erzeugen zu können und dies lebenslang. Es ist bislang nicht gelungen, einen vollständigen Ersatz für die bei Männern 1,75 bis 2,5 cm und bei Frauen 1,25 cm bis 1,75 langen Stimmbänder zu entwickeln, der Patienten mit einer Dysphonie ihre Stimme zurückgeben könnte. Die Injektion von Hyaluronsäure oder anderen Materialien oder die Mukosatransplantate erzielen in der Regel nur eine begrenzte Wirkung.

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Ein Team um Nathan Welham von der Universität vom Wisconsin in Madison ist diesem Ziel eines vollwertigen Ersatzes jetzt offenbar einen Schritt näher gekommen. Die Forscher entnahmen einem Toten (innerhalb von 6 Stunden nach dem Ableben) sowie vier Patienten, denen wegen einer Krebserkrankung der Kehlkopf entfernt werden musste, die Stimmbänder.

Sie isolierten dann die Epithelzellen und die Fibroblasten der Mukosa und züchteten diese auf dem Kollagengerüst eines künstlichen Stimmbandes. Tatsächlich kam es zur Entwicklung einer Mukosa mit den für Stimmbänder kennzeichnenden Eigenschaften. Dazu gehört beispielsweise, dass die Epithelzellen kleine zytoplasmatischen Ausläufer in die darunter liegende Bindegewichtsschicht (Lamina propria) ausstrecken, die aus den Fibroblasten aufgebaut wird.

Dies verhindert, dass die Epithelien infolge der mechanischen Beanspruchung die Verankerung verlieren und kleine Blasen bilden. Proteom-Analysen bestätigten, dass die Mukosa die gleichen Proteine bildet wie natürliche Stimmband-Zellen. Es kam sogar zur Ausbildung einer Basalmembran unterhalb der Epithelschicht. Sie ist eine wichtige Barriere gegen Krankheitserreger oder Reizstoffe in der Atemluft.

Mehr noch: Die im Labor gezüchteten Stimmbänder scheinen – ähnlich wie die Hornhaut des Auges – ein immunprivilegiertes Gewebe zu sein. Bei Mäusen mit einem mensch­lichen Immunsystem kam es auch nach drei Monaten zu keiner Abstoßungsreaktion. Die Patienten müssten deshalb nach einer Transplantation von Fremdgewebe keine Immunsuppressiva einnehmen.

Die Forscher haben auch die Tongebung der im Labor erzeugten Stimmbänder untersucht. Dazu transplantierten sie die Stimmbänder in die Kehlköpfe von Hundekadavern und ventilierten diese dann mit einer künstlich befeuchteten Luft. Sie konnten dadurch Töne erzeugen, die in einer akustischen Analyse dem natürlichen Klang der menschlichen Stimme zumindest sehr ähnlich waren.

Von einem klinischen Einsatz ist derzeit noch nicht die Rede. Der nächste Schritt dürfte darin bestehen, die im Labor gezüchteten Stimmbänder lebenden Tieren zu implantieren und auf ihre langfristige Qualität zu untersuchen. © rme/aerzteblatt.de

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