Brandwunden: Lebende Haut aus körpereigenen Zellen

Biotechnologisch hergestellte Hauttransplantate können bei der Behandlung von Verbrennungen eine wichtige Rolle spielen. Forschende der Universität Zürich arbeiten seit über 15 Jahren an neuen Ansätzen für solche Transplantate.

Die Brandkatastrophe in Crans-Montana (Schweiz) hat 40 Menschen das Leben gekostet, 116 wurden verletzt. 80 bis 100 von ihnen – überwiegend junge Menschen – erlitten schwere Verbrennungen, viele auf mehr als 60 Prozent ihrer Hautoberfläche. Solche Verletzungen stellen die Medizin vor enorme Herausforderungen. Neben der akuten Stabilisierung erfordert die Behandlung chirurgische Eingriffe, Infektionsschutz und eine oft jahrelange Rehabilitation.

Mehrere der Verletzten werden aktuell in Zürich (Schweiz) behandelt. Die beiden dafür spezialisierten Zentren für schwere Brandverletzungen am Universitäts-Kinderspital Zürich und am Universitätsspital Zürich zählen zu den modernsten in Europa.

Die Behandlung folgt dort bewährten medizinischen Abläufen. Zunächst werden die Patienten intensivmedizinisch stabilisiert. Anschließend wird verbrannte, abgestorbene Haut chirurgisch entfernt, um Infektionen zu verhindern und die Heilung vorzubereiten. In einem weiteren Schritt werden die offenen Wunden gedeckt – meist mit einem temporären biologischen oder synthetischen Material und später mit autologer Spalthaut. Diese besteht aus dünnen Hautschichten, die von unverletzten Körperregionen entnommen und in einer Autotransplantation auf die Wunden aufgebracht werden.

Diese Verfahren sind etabliert und retten Leben. Dennoch ist der Einsatz der Spalthaut mit Einschränkungen verbunden: Je nach Umfang der Verbrennungen ist nicht mehr genügend gesunde Haut vorhanden, die dafür entnommen werden kann. Andererseits vernarbt das Gewebe, was zu Beeinträchtigungen führt. Zudem benötigen die Narben intensive Pflege zu Hause und erfordern im schlimmsten Fall zusätzliche chirurgische Eingriffe. Bei Kindern und Jugendlichen kommt erschwerend hinzu, dass die Ersatzhaut nicht elastisch mitwächst.

Mit einer kleinen Hautbiopsie zu neuer, elastischer Haut

Vor diesem Hintergrund könnte ein künstlich hergestelltes Transplantat, das sich wie natürliche Haut anfühlt und mitwächst, die Lebensqualität von Brandverletzten stark verbessern. An der Universität Zürich begann bereits vor 25 Jahren die Grundlagenforschung für solche zweischichtige Hauttransplantate aus menschlichen Hautzellen, die weniger vernarben und elastisch sind. Von 2001 bis 2016 forschte die damals neu gegründete Tissue Biology Research Unit des Kinderspitals an der Züchtung von menschlichen Hautzellen in einem speziellen Gel.

Das Team unter der Leitung von Ernst Reichmann entwickelte in den folgenden Jahren einen vielversprechenden Hautersatz für die Behandlung von schweren Hautverletzungen. Biotechnologin Daniela Marino, die 2017 das Spin-off-Unternehmen Cutiss mitgründete, war bereits in dieser Phase an der Forschung beteiligt. Ihr Ziel mit Cutiss war, das so entwickelte Transplantat in die klinische Anwendung zu bringen. „Wir haben ein lebendes, menschliches Hauttransplantat entwickelt, das im Labor aus einer kleinen Hautbiopsie der Patientin oder des Patienten gezüchtet wird“, sagt Marino. Für den Patienten hat der Ansatz mehrere Vorteile, erklärt sie: „Entscheidend ist, dass es ein personalisiertes Transplantat ist.“ Da körpereigene Zellen zur Züchtung verwendet werden, bestehe kein Risiko, dass das Transplantat abgestoßen wird.

 „Daten aus langfristigen klinischen Studien, zeigen, dass die zweischichtigen Hauttransplantate Wunden sicher verschließen und gesunde Haut für die Patienten schonen. Gleichzeitig verbessern sie die Narbenqualität im Vergleich zur Standardbehandlung“, so Marino. Dies gelte sowohl für Brandverletzungen als auch in der Wiederherstellungschirurgie.

Fortgeschrittene klinische Studien

Die Behandlung befindet sich in der späten klinischen Entwicklungsphase für Verbrennungen und rekonstruktive Hautchirurgie bei Kindern und Erwachsenen. Die klinische Phase-III-Studie, die im Frühjahr 2025 für schwere Verbrennungen bei Erwachsenen und Jugendlichen begonnen hat, läuft derzeit und kann neue Patienten aufnehmen. Insgesamt nehmen 20 Verbrennungszentren in acht EU-Ländern und der Schweiz an dieser Studie teil, darunter das Universitätsspital Zürich. Die Studie in der Endphase soll die Wirksamkeit und Sicherheit in größerem Maßstab bestätigen – eine Voraussetzung für die anschließende Zulassung und breitere Anwendung.

Das zweischichtige Hauttransplantat der UZH-Forschenden wurde darüber hinaus in den vergangenen zehn Jahren in acht Einzelfällen im Rahmen sogenannter Compassionate-Use-Behandlungen eingesetzt. Diese ermöglichen den Einsatz noch nicht zugelassener Arzneimittel in besonders schweren Fällen. Diese Einsätze erfolgten gezielt, fallweise und unter klar definierten medizinischen Bedingungen.

Verbrennungsopfer von Crans-Montana behandeln

Gemäß dem Operationsteam des Universitätsspitals Zürich wurden in ausgewählten Fällen und nach Ermessen der behandelnden Ärzte Gewebeproben (Biopsien) von Verbrennungspatienten aus Crans-Montana an Cutiss geschickt, um dort biologisch erzeugte Transplantate herzustellen.

Die aktuellen Umstände verdeutlichen, wie komplex die Herstellung von lebendem, personalisiertem Hautgewebe auf Abruf nach wie vor ist. Sie erfordert eine spezialisierte Infrastruktur, hochstandardisierte Prozesse und geschultes Fachpersonal, um eine gleichbleibende Qualität und Sicherheit zu gewährleisten.

Um die Herstellung künftig besser skalieren zu können, hat das Unternehmen automatisierte Fertigungssysteme entwickelt – Maschinen, die den manuellen Prozess nachbilden. Für die industrielle Entwicklung der Maschinen hat sich Cutiss mit dem Gerätehersteller Tecan zusammengetan. Dies ist der letzte Schritt in der Entwicklung, bevor sie in klinischen Umgebungen standardmäßig eingesetzt werden können.