Wenn der Körper sich selbst repariert

Wenn sie nicht Volleyball gespielt hätte in ihrer Jugend, wäre womöglich alles anders gekommen. Dann hätte sich Karen Christman nicht an der Northwestern University in Illinois eingeschrieben, an der sie ihren Weg zu einer Pionierin im Bereich der Biomaterialen gestartet hat. Die Entdeckungen aus ihrem Labor haben das Zeug dazu, die Medizin zu revolutionieren – und wichtige Schritte auf diesem Weg wird sie jetzt auch in Berlin am Max-Delbrück-Center (MDC) unternehmen. „Beim Volleyball habe ich damals in der Hinterreihe gespielt“, sagt Karen Christman: „Mir war der Sport so wichtig, dass ich nach der Schule eine Uni gesucht habe, die akademisch auf höchstem Niveau war und an der ich zugleich weiter ambitioniert Volleyball spielen konnte.“ Und so zog Karen Christman für ihr Studium aus ihrer texanischen Heimat quer durch die USA nach Illinois.

Es waren spannende Jahre kurz vor der Jahrtausendwende in ihrem Fach, dem biomedical engineering, und dass sie dort richtig war, ahnte sie schon gleich, als sie zum ersten Mal den Lehrplan gesehen habe. „Auf der Liste der Vorlesungen sah ich Mathematik, Biologie, Chemie, Physiologie“, erinnert sie sich, „also eine Kombination aus allem, was ich gern mache!“ Ein bisschen hat vermutlich die Prägung aus dem Elternhaus mit reingespielt in diese Entscheidung, ihre Mutter war Mathelehrerin, ihr Vater ist promovierter Ingenieur im Bereich der Kernkraft. Karen Christman entschied sich für ein Studium in Biomedical Engineering, und weil es damals noch keine wissenschaftlichen Erkenntnisse über Biomaterialien gab, die im Bereich der Kardiologie eingesetzt wurden, spezialisierte sie sich schon bald auf dieses Feld. Dass solche Biomaterialien heute als vielversprechender Ansatz bei der Behandlung verschiedenster Herz-Krankheiten bis hin zum Herzinfarkt gelten, liegt auch an der Arbeit, die Karen Christman mit ihrem Team seither geleistet hat.

„Es gibt im Bereich der Biomaterialien mehrere Schulen für die regenerative Medizin“, erklärt die Wissenschaftlerin, die inzwischen an der University of California in San Diego forscht: „Die einen züchten künstliches Gewebe außerhalb des Körpers und implantieren es anschließend. Wir gehen einen anderen Weg.“ Beim sogenannten in-situ tissue engineering wird ein Biomaterial entwickelt, das den Patienten injiziert wird – und dann direkt im Körper dafür sorgt, dass das benötigte Gewebe nachwächst. Christman gewinnt dieses Biomaterial aus tierischem Gewebe, das chemisch aufbereitet und dadurch in eine sogenannte extrazelluläre Matrix verwandelt wird. Ein Material ist es, das so ähnlich beschaffen ist wie die natürliche Umgebung der Körperzellen und das deshalb gut angenommen wird. Im Körper fungiert es als eine Art Hilfsgerüst, das die Heilung der Zellen anregt. Dieser Ansatz ist günstiger, schneller und erspart den Patienten vor allem aufwendige Operationen, erläutert Karen Christman.

Einen ersten Durchbruch erzielte Karen Christman mit einem Hydro-Gel, das zur Therapie nach Herzinfarkten eingesetzt werden kann. Beim Infarkt stirbt Herzgewebe wegen mangelnder Durchblutung ab; das Herz pumpt nicht mehr so stark wie nötig. Das flüssige Hydro-Gel wird mit Hilfe eines Katheters direkt ins Herz geführt und gelangt dadurch gleich an die richtige Stelle. Die Zellen im Körper reagieren auf dieses Material; sie siedeln sich an ihm an und beginnen mit Reparaturprozessen. Dieses Gel wird bereits in klinischen Studien untersucht. Für Karen Christman ist die kardiologische Forschung auch ein persönliches Anliegen: „Meine beiden Großväter“, sagt sie, „sind an Herzinfarkten verstorben.“

Das Hydro-Gel steht jetzt vor der Erprobung in zwei weiteren klinischen Studien:  In einer geht es darum, die Bildung neuer Blutgefäße zu stimulieren – eine Technologie, die Bypässe unterstützen könnte. Und in der zweiten um die Behandlung einer angeborenen Herzfehlbildung, des sogenannten Hypoplastischen Linksherzsyndroms. Bei dieser Krankheit ist die linke Herzkammer zu klein. „Unser Ansatz zielt nicht darauf ab, diese zu kleine Herzkammer zu verändern. Wir wollen die Funktion der rechten Herzkammer verbessern, die unter Stress steht, weil sie die Arbeit der linken Herzkammer mit erledigen und Blut in den gesamten Körper pumpen muss.“ Auch da können Biomaterialien helfen.

Mit Forscherinnen und Forschern in Deutschland arbeitet Karen Christman schon länger zusammen. Sie ist Visiting Fellow der Stiftung Charité am Max Delbrück Center (MDC) – und jetzt ist sie mit dem Humboldt-Forschungspreis ausgezeichnet worden. „Ich komme immer wieder nach Deutschland, um dort zu forschen – im Sommer plane ich, drei Monate am Stück in Berlin zu sein“, sagt sie. Am MDC arbeitet sie zusammen mit anderen Wissenschaftlern mit Methoden der räumlichen Transkriptomik: Das sind molekularbiologische Verfahren, mit denen sie die Genexpression in Geweben analysieren kann, und zwar direkt in ihrem räumlichen Kontext. „Wir sehen also nicht nur, welche Gene aktiv sind, sondern wo genau in einem Gewebe sie aktiv sind“, erklärt sie. Für ihre Forschung an den Biomaterialien hofft sie dabei auf die nächsten entscheidenden Durchbrüche.

Mit ihrer Arbeitsgruppe in Kalifornien hat Karen Christman über die Jahre mehr als 20 Patente angemeldet. Zeit zum Volleyballspielen, sagt sie, fehle ihr inzwischen. Stattdessen wandert sie und fährt Rad. Eine Rolle bei ihrer Entscheidung für Berlin hat das nicht gespielt, sagt sie lachend – aber auf die Radwege rund um Berlin freut sie sich trotzdem bereits, wenn sie dann im Sommer für längere Zeit nach Europa kommt.

Humboldt-Forschungspreis für Karen Christman

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