Medizin
In den Beutel statt in den Brutkasten: Künstliche Plazenta für Frühgeburten

Brutkasten und Beatmung sollen abgelöst werden: In Amerika wurde für Föten ein besseres System entwickelt. Bei Lämmern funktioniert es.

Sabine Kuster
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Heranwachsen ohne Beatmung und Infusionen Frühgeburten sollen bald nur via Nabelschnur versorgt werden.

Heranwachsen ohne Beatmung und Infusionen Frühgeburten sollen bald nur via Nabelschnur versorgt werden.

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Das Gesicht eines Greises, dürre Beinchen, der Körper bedeckt von Pflastern und Schläuchen. Bei Frühgeburten in einem Brutkasten wird auf einen Blick klar: Sie sind eigentlich noch nicht bereit für die Welt ausserhalb des Mutterleibs.

Und doch überleben solche Winzlinge. Sogar Frühstgeburten, die erst 24 Wochen (statt 40) alt sind, haben heute eine reelle Chance (60%), sich ohne bleibende Schäden am Gehirn zu entwickeln. Sie kämpfen sich ins Leben ohne schalldämpfende Gebärmutter, ohne Plazenta, die sie vor Infektionen schützt, ohne den beruhigenden Herzschlag der Mutter.

Die Lungen müssen viel zu früh die Sauerstoffversorgung übernehmen. Die Haut ist sehr dünn, die Venen sind winzig, und doch müssen Infusionen gesteckt werden.

Und wenn die Frühgeburten zu schwach sind, um selber zu atmen, müssen sie künstlich beatmet werden. Doch dieser Druck in ihren Lungen führt oft zu bleibenden Schäden und zu Infektionen.

«Seit Jahrzehnten erwartet»

Nun haben Ärzte am Kinderspital in Philadelphia eine Art künstliche Plazenta entwickelt. Roland Zimmermann, Direktor der Klinik für Geburtshilfe am Universitätsspital Zürich, sagt dazu: «Darauf warten wir seit Jahrzehnten.»

Doch bisher scheiterten Forscher mit diesem Vorhaben weltweit. Experimente mit Ziegen-Föten in einem Tank mit Flüssigkeit wurden in den 90er-Jahren wegen Misserfolgen abgebrochen. 2002 kam eine Maus zur Welt, die sich in einer künstlichen Gebärmutter entwickelt hatte, doch sie war missgebildet und starb kurz darauf.

Das Forscherteam in Philadelphia ging hartnäckig Schritt für Schritt vor. Es führte seine Versuche an Lamm-Föten durch. Nach drei Jahren Forschung haben sie nun einen Sack aus speziellem Plastik entwickelt, in dem die Föten liegen.

Die Flüssigkeit im Sack ist zuerst bloss Kochsalzlösung, danach wird sie zu dem, was Fruchtwasser natürlicherweise auch bei Menschen ist: ausgeschiedener Urin des Fötus.

Künstliche Plazenta

Künstliche Plazenta

Fast wie im Mutterbauch

Der Lamm-Fötus liegt in einem Fruchtwasser-Beutel geborgen, versorgt via Nabelschnur mit Nährstoffen und Sauerstoff. Der Durchbruch gelang den Forschern mit einem System, das ohne Pumpe auskommt. So treten an den empfindlichen Organen der Frühgeburten keine Schäden auf.

Die wichtigste Errungenschaft jedoch ist eine Art Dialysegerät ausserhalb des Sacks, an welches der Blutkreislauf des Fötus via Nabelschnur angeschlossen wird. Die Abfallstoffe des Organismus werden dort gefiltert (der geschluckte Urin), das CO2 im Blut durch neuen Stauerstoff ersetzt. Diese Funktion hat auch eine natürliche Plazenta beziehungsweise der damit verbundene Organismus der Mutter.

Die Föten müssen also nicht mit ihrer unausgereiften Lunge atmen. Den Forschern gelang es zudem, einen Mechanismus zu entwickeln, der auch für den Blutkreislauf ohne Pumpen auskommt. Denn wann immer eine Pumpe eingesetzt wurde, vertrug der Organismus des Fötus dies nicht lange. Das entwickelte Gasaustauschgerät ausserhalb des Bio-Bags läuft mit so wenig Widerstand, dass das Herz des Fötus reicht, um den Kreislauf aufrechtzuerhalten.

Der Blutkreislauf wird auch mit den nötigen Nährstoffen angereichert. Diese Proteine, Zucker, Fette und Vitamine erhalten Frühgeburten heute via Infusion.

Den Sack entwickelten die Forscher, weil sie merkten, dass sie den Raum begrenzen müssen: Die Lamm-Föten bewegten sich in einem offenen Becken zu stark und waren gestresst.

Laut den Forschern überlebten die Lamm-Föten nun vier Wochen im System. Eine längere Dauer liess das amerikanische Tierschutzgesetz nicht zu. Doch die Lämmer waren bereits fertig entwickelt und überlebten. Sie seien bei bester Gesundheit und intelligent – soweit man das bei Schafen testen könne, sagt der Studienleiter.

«Er ist ein Nobelpreiskandidat»

All diese Erkenntnisse veröffentlichten die Forscher in Philadelphia gestern. Zimmermann vom Unispital Zürich lud Studienleiter Alan W. Flake Ende 2015 nach Zürich ein. Flake ist Chirurg und Direktor des Fötus-Forschungscenter am Kinderspital in Philadelphia.

Alan W. Flake, Studienleiter in Philadelphia.

Alan W. Flake, Studienleiter in Philadelphia.

Ed Cunicelli

Zimmermann sagt über ihn: «Seine Arbeiten sind bahnbrechend und wenn er das System auf den Menschen übertragen kann, woran ich kaum Zweifel hege, ist er ein potenzieller Nobelpreiskandidat.»

Für Zimmermann wären eine künstliche Plazenta für Frühgeburten «gleich mehrere Quantensprünge». Die heutigen Brutkästen wärmen die Kinder bloss. «Sonst können die Kisten eigentlich nichts», sagt Zimmermann. «Bislang muss das Kind alles selber machen, wenn es auf der Welt ist. Viele schaffen das nicht.»

Alan Flake betont in seiner Forschungsarbeit, dass die künstliche Plazenta nur für Frühgeburten ab einem Alter von mindestens 23 Wochen gedacht ist: «Vor diesem Zeitpunkt entstehen durch den noch kleineren und noch weniger entwickelten Körper unakzeptierbar hohe Risiken.»

Kritiker befürchten dennoch, dass das Fenster, in dem ein Kind zwingend im Mutterbauch heranwachsen muss, bald ganz geschlossen wird und die Fortpflanzung vollständig in Labors ausgelagert wird. Sechs Tage überleben die ersten menschlichen Zellen nach einer künstlichen Befruchtung schon ausserhalb des Körpers. Bis zur 23. Schwangerschaftswoche sind es nur knapp drei Monate, die es noch zu überbrücken gälte (man beginnt zwei Wochen vor Befruchtung zu rechnen).

Flake bezweifelt das. Er sagte an der Pressekonferenz, dass keine Mechanik in Sicht sei, die einen so kleinen Organismus am Leben erhalten könnte. Und ein kleineres Herz wäre zu schwach für einen Kreislauf ohne Pumpe ausserhalb des Fruchtwassersacks.

«Niemand weiss, wo wir in dreissig Jahren stehen», sagt Zimmermann. Aber Kinder bis zur 14. Schwangerschaftswoche würden meist wegen genetischer Defekte sterben und seien deshalb ohnehin nicht zu retten. Zwischen der 14. und der 20. Woche wiederum sind Frühgeburten selten. Für die Zeit bis zur 23. Woche aber fehlen den Ärzten Hilfsmittel. «Heute sterben diese Frühgeburten alle», sagt Zimmermann.

In drei Jahren Test an Menschen

Das amerikanische Forschungsprojekt ist nun auf der Überholspur: Die US-Gesundheitsbehörden haben eine schnelle Testung am Menschen bewilligt. Alan Flake rechnet «konservativ» mit zwei bis drei weiteren Jahren Tierexperimente und dann mit drei bis fünf Jahren Tests mit menschlichen Föten.

Die Forscher haben schon viele Probleme gelöst. Doch eine ganze Liste von Hindernissen stellen sich noch: Zum Beispiel reift das Gehirn von menschlichen Föten später als jenes von Lämmern. Es ist also nicht klar, ob ein menschliches Gehirn in der künstlichen Plazenta nicht doch beschädigt würde, weil zum Beispiel die Nährstoffmischung mangelhaft ist oder Hormone fehlen.

Die Funktion der menschlichen Plazenta ist hoch komplex und schwer nachzuahmen: Sie lässt zu jedem Entwicklungszeitpunkt genau jene Stoffe in den Organismus des Kindes, die nötig sind. Auch die Stimmungen der Mutter bekommt das Ungeborene zu spüren und wird so mit ihr vertraut. Bloss: Diese Mängel hat auch die heutige Versorgung der Frühgeburten via Infusionen.

«Der medizinische Fortschritt muss immer mit Studien gesichert werden und es braucht eine Ethikkommission», sagt Zimmermann. «Der Weg ist noch lang, aber wir haben hier einen Anfang zu einem unglaublichen Schritt für Frühgeburten.» Flake hofft, dass die Situation für Eltern und Kind einst stressfreier ist als heute, wo der verletzliche Winzling an Schläuche angeschlossen im Inkubator liegt.