Gefäßchirurg Dr. Rouven Berndt und Kollegen entwickeln neuartigen 3D-
Biodrucker, um feine Blutgefäße für Bypass-Implantate zu erzeugen –
unterstützt durch Dr. Rusche-Projektförderung der Deutschen Stiftung für
Herzforschung

Ein Hoffnungsschimmer für Bypass-Patienten: Gemeinsam mit einem
Wissenschaftler-Team gelang es dem Kieler Gefäßchirurgen Dr. med. Rouven
Berndt den Prototypen eines neuartigen 3D-Biodruckers zu entwickeln, um
feine Blutgefäße für Bypass-Implantate zu erzeugen. Der Oberarzt an der
Klinik für Herz- und Gefäßchirurgie am Universitätsklinikum Schleswig-
Holstein (UKSH), Campus Kiel, erhält für sein Forschungsprojekt die von
der Deutschen Stiftung für Herzforschung (DSHF) finanzierte Dr. Rusche-
Forschungsförderung von 53.000 Euro. „Insbesondere bei Herzpatienten, die
keine geeigneten körpereigenen Venen für die Gewinnung eines Bypass-
Gefäßes aufweisen, könnte dieses neue Verfahren ein enormer Fortschritt
für die Herz-Bypass-Chirurgie bedeuten, besonders in punkto
Patientensicherheit“, betont Prof. Dr. med. Armin Welz, Herzchirurg und
Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirats der DSHF, die von der
Deutschen Herzstiftung (www.herzstiftung.de) 1988 gegründet wurde.
Verengte oder verstopfte Herzkranzgefäße, die sogenannte koronare
Herzkrankrankheit (KHK), sind gefährlich, weil sie unbehandelt zu
lebensbedrohlichen Komplikationen wie Herzinfarkt führen können. Leicht zu
behandelnde Ein- oder Zweigefäßerkrankungen, also Engstellen in ein oder
zwei Herzkranzarterien, können in der Regel interventionell behandelt
werden, d. h. sie werden mit einem Ballon oder einer implantierten
Gefäßstütze (Stent) aufgedehnt. Bei Dreigefäßerkrankungen und
Hauptstammstenosen sind die Engstellen in der Regel operativ mit einem
Bypass zu überbrücken. In einer Bypass-Operation umgehen Herz- und
Gefäßchirurgen die verstopften Gefäße mit Adern oder Venen aus dem Körper.
Bypass bedeutet Umgehung. Sie nähen die gesunden Gefäße quasi als
Gefäßbrücken vor den Engstellen auf die Herzkranzgefäße auf, so dass das
Blut ungehindert zum Herzen fließen kann.

Rund 45.000 Bypässe pro Jahr in Deutschland
Bypass-Operationen sind mittlerweile Routineeingriffe; pro Jahr legen die
Herzchirurgen hierzulande rund 45.000 Bypässe. Das Problem: Bei circa 20
Prozent der Betroffenen, die eine Bypass-Operation benötigen, sind keine
geeigneten körpereigenen Gefäße vorhanden. „Besonders schwerwiegend ist
dieses Problem bei Patienten, die sich einem erneuten Eingriff unterziehen
müssen“, erklärt Berndt. „Viele Patienten bringen auch Venenerkrankungen
wie zum Beispiel Krampfadern mit, so dass wir gar nicht genügend Material
haben, um alle Engstellen zu behandeln.“ Dazu kommt: Fast die Hälfte der
Venenbypässe sind nach zirka zehn Jahren verengt oder verschlossen. Werden
bei einer peripheren arteriellen Verschlusskrankheit (pAVK)zum Beispiel
die Arterien des Beckens und der Beine mit einem Bypass aus Kunststoff
überbrückt, sind diese bei bis zu 40 Prozent der Betroffenen nach drei bis
fünf Jahren erneut verstopft.

Druckkopf erzeugt Schlauch aus körpereigenen Zellen
Vor diesem Hintergrund hat der Kieler Herzspezialist gemeinsam mit einem
Team aus Medizinern, Biologen und Ingenieuren der Technischen Hochschulen
in Kiel und Hamburg den Prototypen eines 3D-Biodruckers entwickelt. Mit
dem neuartigen Gerät gelingt es, feine Blutgefäße zu erzeugen. Für dieses
Projekt hat Dr. Berndt jetzt die von der DSHF finanzierte Dr. Rusche-
Forschungsförderung erhalten. Die Wissenschaftler in seinem Team besitzen
bereits Erfahrung in der Stammzellforschung, Zelltherapie und
Bioengineering in der Herz- und Gefäßmedizin. „Der von uns entworfene
Druckkopf kann einen Schlauch aus körpereigenen lebenden Endothel- und
Muskelzellen drucken“, sagt der Gefäßchirurg und Leiter des Projektes.
Kurz zur Erklärung: Die hauchdünnen flachen Endothelzellen kleiden die
Gefäße von innen aus. Die darüber liegenden Muskelzellen sorgen dafür,
dass sich Gefäße zusammenziehen und weiten können. Das sind wichtige
Eigenschaften, die dafür sorgen, dass Bypässe lang bestehen und
offenbleiben. „Der erzeugte Schlauch hat die erforderliche dünne Gefäßwand
und einen Durchmesser von vier bis sechs Millimeter“, kommentiert Dr.
Berndt. Gerade die Herstellung von vergleichsweise kleinen künstlichen
Bypässen sei in der Herz- und Gefäßchirurgie immer ein Heiliger Gral, so
Dr. Berndt, weil die meisten Materialien nicht geeignet erscheinen und es
zu frühzeitigen Verschlüssen kommen kann. In Laborexperimenten haben sich
die gedruckten Gefäße bereits bewährt. Erste Ergebnisse werden in Kürze in
wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht.

Ziel: Gedruckte Blutgefäße auch für andere Empfänger
Der von den Forschern entwickelte Prototyp des Biodruckers soll nun von
einem Unternehmen aus der Luft- und Raumfahrt industriell hergestellt
werden. Denn bisherige kommerziell verfügbare Biodrucker sind zum Beispiel
nicht in der Lage, Gefäß-Transplantate in der für Bypässe häufig
erforderlichen Gesamtlänge von 30 bis 40 Zentimetern zu erzeugen. Auch
wollen die Wissenschaftler in dem Forschungsprojekt untersuchen, ob die
gedruckten Blutgefäße langfristig in das bestehende Gefäßsystem biologisch
integriert werden. Das ist noch offen. Ein weiteres Ziel: Blutgefäße
sowohl für eine Bypass-Operation des Zellspenders zu drucken als auch für
andere Empfänger. „Verschiedene Zelllinien kann man genetisch so
verändern, dass sie bestimmte Merkmale und Eigenschaften nicht
entwickeln“, erklärt der Gefäßchirurg, „und so nicht als körperfremd
erkannt werden.“
(weg)

*Titel des Forschungsvorhabens:
„Entwicklung einer 3D-Bioprinting Plattform zur Herstellung
kleinkalibriger biologischer Bypass-Grafts zur autologen und allogenen
Implantation“

Forschung nah am Patienten
Dank der finanziellen Unterstützung durch Stifterinnen und Stifter,
Spender und Erblasser kann die Deutsche Herzstiftung gemeinsam mit der von
ihr 1988 gegründeten Deutschen Stiftung für Herzforschung (DSHF)
Forschungsprojekte in einer für die Herz-Kreislauf-Forschung
unverzichtbaren Größenordnung finanzieren. Die 2008 eingerichtete „Dr.
Rusche-Projektförderung“ ist mit 60.000 Euro dotiert und wird jährlich von
der DSHF zusammen mit der Deutschen Gesellschaft für Thorax-, Herz- und
Gefäßchirurgie (DGTHG) vergeben. Benannt ist der Stiftungsfond nach dem
Internisten Dr. Otwin Rusche (1938 bis 2007) aus Bad Soden, der die DSHF
in seinem Testament bedachte, um Forschungsprojekte auf dem Gebiet der
Herzchirurgie zu fördern. Bewerben können sich junge Wissenschaftlerinnern
und Wissenschaftler, die in Deutschland auf dem Gebiet der Thorax-, Herz-
und Gefäßchirurgie tätig sind (www.dshf.de).

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unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein., Tel. 069 955128-114

Zusatzmaterial für Redaktionen
Tipp: Der aktuelle Ratgeber „Koronare Herzkrankheit und Herzinfarkt“ der
Deutschen Herzstiftung bietet ausführliche Informationen über verschiedene
Behandlungsmöglichkeiten bei Koronarer Herzkrankheit und nach einem
Herzinfarkt. Betroffene und Interessierte Mitglieder können den Ratgeber
unter der Nummer 069 955128400 oder online unter www.herzstiftung.de
/infos-zu-herzerkrankungen/koronare-herzkrankheit kostenfrei bestellen.

Herzchirurginnen und Herzchirurgen besorgt: Absage planbarer Operationen
unumgänglich.

Die aktuell steigende Zahl intensivpflichtiger COVID-19 Patienten führt
erneut zu Personal- und Ressourcen-Engpässen in deutschen Krankenhäusern.
In der Folge müssen zunehmend planbare Herzoperationen abgesagt, bzw.
verschoben werden. Für die betroffenen Patienten erhöht sich dadurch das
Risiko eines Fortschreitens ihrer Herzerkrankung und potentieller,
erkrankungsbedingter Komplikationen.

Daher appelliert die Deutsche Gesellschaft für Thorax-, Herz- und
Gefäßchirurgie e.V. (DGTHG) an alle herzkranken Patienten, keine Angst zu
haben, jederzeit herzchirurgische Beratung und Behandlung in Anspruch zu
nehmen, und insbesondere auch nicht aus Angst vor einer Ansteckung, die
notwendige Herzoperation abzusagen. Hierbei sollte insbesondere auch
berücksichtigt werden, dass Herzoperationen, sowohl zu einer Linderung
akuter oder chronische Symptome führen als auch den allermeisten Patienten
eine Lebensverlängerung ermöglichen.

Da die gegenwärtige 3. COVID-19-Welle auch alle herzchirurgischen Kliniken
und ihre intensivmedizinischen Kapazitäten betrifft, ist die aktuelle
Versorgung limitiert. Obwohl die Versorgung für akute und kritisch
herzkranke Patienten aktuell weiterhin gewährleistet ist, muss jedoch ein
besonderes Augenmerk auf Herzpatienten mit Operationsindikation, die
aktuell verschoben werden, gerichtet werden. Die in den Medien berichteten
freien Intensivkapazitäten können im Angesicht der Pandemie hier nicht
verwendet werden. Die DGTHG appelliert daher, dass im Rahmen der Corona
Pandemie auch weitere, patientenbezogene Aspekte in die
Entscheidungsprozesse einbezogen werden.