Junge Medizinerin setzt weiter auf Spinnenseide

Spinnenseide könnte in Zukunft eine wichtige Rolle nach Knochenbrüchen und Gewebeverlusten spielen. Mit Hilfe von Crowdfunding soll das neue biologische Ersatzmaterial nun im klinischen Umfeld getestet werden.

Seit über einem Jahr haben die Seidenspinnen im Aquazoo Löbbecke Museum Düsseldorf eine besondere Aufgabe, für die sie mit Heuschrecken als proteinreichen Leckerbissen belohnt werden: Sie produzieren Spinnenseide für die medizinische Forschung. Dafür werden sie regelmäßig von Anna Bartz „gemolken“. Die aus Erkrath stammende Wissenschaftlerin erforscht im Rahmen ihrer Doktorarbeit am Universitätsklinikum Bonn die Einsatzfähigkeit von Spinnenseide zur Herstellung von Knochen- und Knorpelersatzmaterial.

„Gewebeverluste jeglicher Art zum Beispiel nach einem Unfall, nach Operationen oder Tumorbehandlungen stellen in der Chirurgie eine große Herausforderung dar, weil eine natürliche Heilung größerer Knochendefekte nur langsam und begrenzt möglich ist“, erklärt Bartz: „Neugebildetes Narbengewebe wird zudem funktionell nicht oder nur eingeschränkt den Ansprüchen des ursprünglichen Knochengewebes gerecht.“

Bisher wird Ersatzmaterial aus gesundem Knochen bzw. Knorpel des Patienten entnommen. Dabei besteht das Risiko von Wundinfektionen. Andere Verfahren nutzen Gewebeentnahmen von Toten oder Rindern. Auch das sei nicht optimal, so die Doktorandin, da hierbei die typischen Eigenschaften der Knochenzellen verloren gingen. Spinnenseide besitzt hingegen gleich mehrere Eigenschaften, die sie für biomedizinische Anwendungen als Zellersatz interessant macht: Die Seidenfäden sind chemisch äußerst stabil, elastisch, sehr robust, ultraleicht und dennoch zugfester als Stahl. „Zudem ist Spinnenseide gut verträglich und wird daher vom Körper nicht abgestoßen“, so Bartz.

Über Crowdfunding hatte Anna Bartz 2019 Forschungsgelder in Höhe von 17.000 Euro zur Anschubfinanzierung ihres Projekts eingeworben. Damit konnte sie umfassende Analysen der Spinnenseide unter dem Rasterelektronenmikroskop durchführen, die Seide optimieren und eine Trägerstruktur zur Anzucht der Zellkulturen entwickeln. Zudem hat sie verschiedene Spinnenseiden auf ihre Eignung für die Zellkultur untersucht und dabei unter anderem die Spinnenseide der Goldenen Radnetzspinne als besonders geeignet identifiziert. Auch eine spezielle Maschine zum Aufwickeln der Seide auf die Webrahmengerüste hat sie selbst entwickelt. Der Prototyp dazu entstand mit Hilfe ihres Vaters Michael Funcke-Bartz aus Erkrath – damals noch aus Elementen von Fischer-Technik.

Eine Behandlungsmethode mit dem neuartigen Knochenersatzmaterial könnte in Zukunft wie folgt aussehen: „Das Ersatzmaterial wird dem Patienten inklusive der Spinnenseide-Matrix implantiert. Dies hat gegenüber herkömmlichen Transplantationsverfahren den Vorteil, dass durch die Spinnenseide die Anhaftung des Materials erleichtert wird und eine Lockerungen des Implantationsmaterials nicht zu erwarten ist“, so Bartz: „Dank der antibakteriellen Wirkung der Spinnenseide könnten zudem Implantatinfektionen verhindert oder zumindest verringert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine großflächigere Entnahme von körpereigenem Knochenmaterial entfällt und somit geringere Komplikationen an der Entnahmestelle zu erwarten sind. Dies ist insbesondere für Patienten mit Wundheilungsstörungen von besonderer Bedeutung.“ Darüber hinaus sei zu erwarten, dass sich die Spinnenseide mit der Geschwindigkeit des Knochenwachstums abbauen und gezielt die Knochenneubildung fördern werde. „Dadurch ließe sich eine optimale Anpassung des Transplantats an den individuellen Knochendefekt erzielen.“

Wie langwierig medizinische Forschungen sind, bis neue Medikamente oder Präparate zur Heilung von Krankheiten eingesetzt werden können, sehen wir aktuell bei der Entwicklung eines Impfstoffs gegen das Corona-Virus SARS-CoV2. Bis das von Anna Bartz und ihren Kollegen entwickelte Knochenersatzmaterial im klinischen Alltag eingesetzt werden kann, werden schätzungsweise noch 15 bis 20 Jahre vergehen. Umso entscheidender ist es, die Forschungen jetzt weiter voranzutreiben.

Für die einen bereitet der Anblick der Spinne ‘Gänsehaut’ für die anderen könnte es in Zukunft ‘Heilung’ bedeuten. Anna Bartz mit einer Spinne aus dem Forschungsprojekt.