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Spinnen in der Medizin Nerven aus Spinnenseide

In der Medizinischen Hochschule Hannover leben rund 150 Spinnen. Nicht etwa versteckt im Keller. Die Tiere weben ihre Netze im Labor für die Wissenschaft. Ihr dünner Faden ist nicht nur für Chirurgen ein perfektes Material.

Stand: 24.02.2014

Spinnenseide ist ein Wunderwerk der Natur: Sie ist nur zwei Mikrometer dünn, extrem elastisch und trotzdem reißfest. Hitze macht ihr nichts aus, Pilze und Bakterien aber auch nicht: Sie ist so glatt, dass die sich auf ihr gar nicht niederlassen können. Wenn Spinnenseide nass wird, zieht sie sich um dreißig Prozent zusammen, wenn sie trocken wird, dehnt sie sich wieder aus. Ermüdungserscheinungen gibt es dabei keine. Spinnenseide ist extrem zellverträglich und kann Zellen gerichtet wachsen lassen. Außerdem ist sie biologisch abbaubar. Für einen dünnen Faden, der aus Eiweißen besteht, ist das eine ganze Menge. Es macht ihn zum perfekten Medizinprodukt.

"Spinnenseide ist ein absolut faszinierendes Material, was auf der Welt kein Gleiches hat."

Kerstin Reimers-Fadhlaoui, Biologin, ehemalig Leiterin des Bereichs Experimentelle Plastische und Rekonstruktive Chirurgie, Medizinische Hochschule Hannover

Spinnen werden für die Wissenschaft gemolken

An der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) sind rund 150 Goldene Radnetzspinnen zuhause.

Kerstin Reimers-Fadhlaoui ist Biologin und leitete bis zu ihrem Tod im Jahr 2016 eine ungewöhnliche Forschungsgruppe an der Klinik für Plastische und Wiederherstellungschirurgie der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH). Gemeinsam mit ihrer Kollegin Christina Liebsch hat die Professorin 2006 damit begonnen, sich die Spinnenseide genauer anzuschauen. Seitdem sind in Hannover, am östlichen Stadtrand, rund 150 Goldene Radnetzspinnen zuhause. Die rund fünf Zentimeter langen Spinnen haben im Wartezimmer und im Schwesternzimmer des früheren Krankenhauses der Uniklinik zwischen Ästen, die an den Wänden lehnen, metergroße Netze gespannt. Jede einzelne Spinne besitzt einen Namen - und wird regelmäßig zur Arbeit zitiert: Ihr Faden wird gemolken.

"Man kann von so einer Spinne bis zu 500 Meter Seide bekommen, das würde aber seine Zeit dauern - mit Sicherheit eine Dreiviertelstunde. Wir beschränken uns normalerweise auf 15 Minuten Melkzeit, da kann man ungefähr 100 Meter bekommen. Das ist für die Tiere scheinbar relativ erträglich. Und wir melken nur zweimal in der Woche. So sind unsere Tiere auch wirklich in guter Verfassung, weil letztendlich kann man so ein Tier auch tot melken."

Sarah Strauß, wissenschaftliche Mitarbeiterin, Biologin, Labor für Regenerationsbiologie in der Plastischen Chirurgie, Medizinische Hochschule Hannover

Spinnen werden vor die Wickelmaschine gebettet

Die Spinne wird auf Schaumstoff gebettet und ihr Faden in die Wickelmaschine gehängt. Dann wird gewickelt.

Die Forscherinnen in Hannover legen besonderen Wert darauf, dass es ihren Tieren gut geht - ganz egal, wer gerade wie viel Seide für ein Experiment braucht. Im Schnitt werden die Tiere an der MHH zwei Jahre alt - wie in freier Wildbahn auch. Wenn eine Spinne gemolken werden soll, wird sie mithilfe einer Plastikschachtel eingefangen und zur sogenannten Wickelmaschine gebracht. Dort wird sie mit dem Rücken auf ein Schaumstoffkissen gebettet und mit einem Stück Gaze bedeckt, nur der Hinterleib bleibt frei. Die Gaze wird festgesteckt, sodass die Spinne nicht weglaufen kann. Mit der Pinzette wird dann versucht, den feinen Faden zu angeln. "Der Haltefaden hängt immer schon als Sicherungsseil ein bisschen aus dem Hinterleib raus. Der ist natürlich sehr dünn und dementsprechend schwierig zu finden", erzählt Biologin Sarah Strauß. Trotzdem versucht sie, die Spinne dabei nicht zu berühren.

"Das, was die meisten Menschen für die Spinnen empfinden, empfinden die Spinnen wahrscheinlich für uns. Wenn man so eine Spinne einmal angefasst hat, dann sieht man, dass die auch gleich anfängt, zu putzen, wo man sie berührt hat. Unsere Haut ist für die Tiere ja fettig und salzig, das klebt - und ist vermutlich total unangenehm."

Sarah Strauß, wissenschaftliche Mitarbeiterin, Biologin, Labor für Regenerationsbiologie in der Plastischen Chirurgie, Medizinische Hochschule Hannover

Mit Spinnenseide Nervenstränge reparieren

Der feine Faden ist ein natürliches Wunderwerk. Seine Eigenschaften machen ihn für die Medizin interessant.

Mit bloßem Auge ist der Faden tatsächlich nicht zu erkennen. Sarah Strauß hakt ihn an die Wickelmaschine, dreht am Startknopf und binnen kurzer Zeit werden meterweise Spinnenseide auf den U-förmigen Kollektor aufgewickelt. In Hannover möchten die Wissenschaftler damit Menschen helfen, deren Nerven durchtrennt worden sind. Nerven sind die längsten Zellen in unserem Körper. Ihre mitunter meterlangen Fortsätze ziehen sich wie lange Tentakel durch unseren Körper. Durch einen Unfall können diese Bahnen durchtrennt werden. Der Teil, der noch mit der Zelle verbunden ist, könnte zwar wieder wachsen und sich mit dem abgetrennten Teil verbinden. Das passiert jedoch in der Realität fast nie, weil an der Wunde Narben entstehen, durch die die Nervenfasern nicht wachsen können. Wird der durchtrennte Nerv nach 12 oder 18 Monaten nicht repariert, stirbt der abgetrennte Teil ab, der Körper baut dann auch die entsprechenden Muskeln ab.

Durchtrennte Nervenbahnen verbinden

Methode 1

Peter Vogt ist Plastischer Chirurg an der MHH und operiert Menschen, denen Nerven durchtrennt wurden. Dabei entnimmt er den Patienten an anderer Stelle körpereigene Nerven, meist Hautnerven. Die sind zwar entbehrlich, hinterlassen aber an der Entnahmestelle ein pelziges, unangenehmes Gefühl. Die Patienten nehmen es in Kauf, wenn sie dadurch zum Beispiel wieder Laufen können. Allerdings lassen sich mit dieser Methode nur sehr kurze Distanzen überbrücken. "Man kann praktisch mit sämtlichen Hautnerven, die man beim Menschen theoretisch entnehmen kann, gerade mal einen großen Nervenstamm des Armnervengeflechts vielleicht über zwanzig Zentimeter ersetzen", meint Vogt. Zudem ist die Erfolgsquote niedrig: Das Ersatzstück aus der Haut wird ja auch nicht von einer Nervenzelle versorgt - genau wie der abgerissene Nerventeil, der wieder verbunden werden soll.

Methode 2

Bei einer zweiten Methode nutzen Mediziner aus, dass der Nervenfortsatz, der noch an der Nervenzelle hängt, von ganz alleine wieder wächst. Er braucht allerdings eine Art Wegweiser in Form von Venen. Die schmalen Rohre in unserem Körper geben dem Nervenfortsatz die Richtung vor. Allerdings sind sie weich und werden im menschlichen Gewebe zusammengedrückt. Sie brauchen eine Art von Füllung, die zwar fest genug ist, damit die Venen nicht zusammenklappen, aber locker genug, damit die Nervenfasern hindurchwachsen können. Üblicherweise besteht die Füllung aus Körperzellen, zum Beispiel einzelnen Muskelzellen. Zwischen den Muskelzellen suchen sich die Nervenfasern ihren Weg durch die Vene - und kommen an der Stelle wieder heraus, an der sich das abgerissene Nervenende befindet. Im besten Fall wachsen sie dann wieder zusammen - allerdings klappt das auch nur über Strecken von höchstens zwei Zentimetern.

Spinnenseide als Gerüst für die Nervenfasern

Biologin Sarah Strauß zapft den Spinnen regelmäßig den Faden ab.

Hier kommt nun die Spinnenseide ins Spiel. Die Forscher aus Hannover arbeiten auch mit Venen - die jedoch nicht mit Körperzellen ausgestopft sind. Sie sind auf der ganzen Länge von tausenden Spinnenseiden-Fäden durchzogen, wie ein mehradriges Elektrokabel. "Die Spinnenseide ist ein natürliches Leitmaterial, eine Leitschiene, an der sich diese feinen Nervenverästelungen orientieren können", erklärt Peter Vogt, Plastischer Chirurg an der MHH. Dieses mehradrige Kabel wird dann mit der Umhüllung des gekappten Nervs vernäht, damit die Nervenfasern entlang der Spinnenseide ihren Weg finden können. In Zellkulturen konnten die Forscher schon zeigen, dass die Spinnenseide sehr gut verträglich ist. Getestet haben Vogt und Reimers-Fadhlaoui das Verfahren bereits an Schafen. "Die Distanzen waren sechs Zentimeter, das ist schon eine hohe Herausforderung. Wir haben die Nerven an den Hinterläufen durchtrennt, die relativ komplexe Muskelaktionen versorgen. Das ist hervorragend gelungen: Die Tiere haben ganz normales Laufverhalten gezeigt und Sensibilität", sagt Peter Vogt. Nach sechs Monaten konnten alle Tiere wieder laufen wie zuvor. Nach ein paar Monaten wird die Spinnenseide völlig ohne Rückstände im Körper abgebaut, ohne gefährliche Abbauprodukte und ohne Narben. Als wäre sie nie dagewesen.

Erste Ergebnisse bei Menschen 2015 erwartet

Kerstin Reimers-Fadhlaoui

Momentan bereiten die Hannoveraner Forscher eine erste Studie an Menschen vor. Arbeiten wollen sie zunächst nicht mit schwerverletzten Personen, sondern mit Menschen, denen aus medizinischen Gründen kurze Nerventeile entnommen wurden, etwa, um daran im Labor bestimmte Erkrankungen nachzuweisen. Bisher mussten die Patienten an der Stelle dafür das pelzige Gefühl in Kauf nehmen. Vogt könnte es künftig beheben und schätzt, dass er 2015 erste Ergebnisse vorweisen kann.

Nicht nur natürlich, auch künstlich

Forscher arbeiten nicht nur mit der natürlichen Spinnenseide. In Bayreuth zum Beispiel wird sie künstlich hergestellt. Thomas Scheibel vom Lehrstuhl Biomaterialien der Universität Bayreuth baut einige der Eiweiße, aus denen Spinnenseide besteht, im Labor nach. Damit hat er zum Beispiel Brustimplantate aus Silikon beschichtet. Davon könnten bald Brustkrebspatientinnen profitieren: Nach der Brustamputation und dem Wiederaufbau mit Silikon kommt es bei ihnen besonders häufig zu Vernarbungen, die wiederum weitere Komplikationen wie Entzündungen hervorrufen können. An der Hülle aus Spinnenseide können sich jedoch nicht nur Bakterien, sondern auch körpereigene Zellen nicht gut festhalten. Versuche an Tieren sind bereits erfolgreich verlaufen. Demnächst wird Thomas Scheibel die Beschichtungen im menschlichen Körper testen. Er experimentiert auch mit äußerlichen Anwendungen: zum Beispiel mit künstlicher Spinnenseide zum Aufsprühen bei Hautkrankheiten wie Neurodermitis, um den Juckreiz zu lindern, die Haut feucht zu halten und das Ansiedeln von Bakterien zu vermeiden. Ein solches Spray könnte noch in diesem Jahr auf den Markt kommen.

Spinnenseide könnte uns bald überall begegnen

An Spinnenseide ist auch die Automobilindustrie interessiert.

Vielleicht könnte Spinnenseide, egal ob natürlich gewonnen oder künstlich hergestellt, schon in fünf bis zehn Jahren Alltag in Kliniken, im Haushalt und im Straßenverkehr werden. Denn auch die Automobilindustrie hat bereits Interesse bekundet, an dem leichten, reißfesten Wundermaterial.


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