Implantate: Wenn Technik Sinne macht

Sei es durch Erkrankungen, Verletzungen oder von Geburt an – manche Menschen verfügen nicht in vollem Umfang über ihre fünf Sinne. Insbesondere für das Hören und Sehen gibt es heute zwar viele Hilfsmittel, mit denen wir eine verlorene Funktion durch einen anderen Sinn ersetzen können. Aber kann uns dies irgendwann auch mit künstlichen oder biologischen Implantaten gelingen?

Dabei geht es nicht nur darum, Sinne zu ersetzen, sondern auch um ihre Wiederherstellung und Erhaltung, falls sie nur teilweise eingeschränkt oder akut bedroht sind. Ideal wäre es, wenn wir einfach Nervenfasern regenerieren könnten, die die Verbindung von einem Sinnesorgan zum Gehirn herstellen. Die regenerative Medizin ist dazu aber noch nicht in der Lage.

Bisherige Ansätze zielen lediglich darauf, größere Verletzungen von Nervenfasern zwischen Gliedmaßen und Gehirn zu überbrücken. Verwendet werden dazu patienteneigene Nervenfasern, die an anderer Stelle des Körpers entnommen werden. Dies dient meistens dazu, die Funktion der Gliedmaßen zu erhalten und eine Lähmung zu verhindern. Die Wiederherstellung des Tastsinns wäre dann ein Nebeneffekt. Außerdem würde ein solcher Ansatz nur dann einen Erfolg bringen, wenn die Sinnesorgane nicht selbst geschädigt sind, sondern die Verbindung zum Gehirn.

Wären also künstliche Implantate, die an den Sinnesorganen direkt ansetzen, die Lösung? In einigen Fällen ja. Ein erster Schritt wäre dann die Erhaltung von Sinnesfunktionen, die von Verlust oder Verschlechterung bedroht sind. Diesen Schritt geht die Implandata Ophthalmic Products GmbH mit eyemate an: "eyemate ist ein implantierbares System, das die telemedizinische Versorgung von Glaukom-Patientinnen und -Patienten ermöglicht", erklärt Max Ostermeier, Mitgründer und Geschäftsführer von Implandata, im Interview mit MEDICA.de.

Beim Glaukom steigt der Augeninnendruck, was mit der Zeit den Sehnerv schädigt und schließlich zerstört. Die Folge ist ein schleichender Sehverlust. Seit einigen Jahren gibt es bereits miniaturisierte Glaukom-Stents, die den Abfluss von Flüssigkeit aus dem Glaskörper des Auges verbessern und so den Druck senken. Bei Patientinnen und Patienten kann aber trotzdem eine kontinuierliche Überwachung des Augeninnendrucks nötig sein. Diese kann bisher nur in einer Arztpraxis durchgeführt werden, wobei diese Untersuchungen dann immer nur eine Momentaufnahme liefern.

Mit eyemate wird ein Mikrosensor in den Glaskörper implantiert, der permanent den Augeninnendruck misst. Diese Werte können die Patientinnen und Patienten selbst mit einem Handgerät auslesen, das die Werte an eine Online-Datenbank überträgt, wo sie für die Augenärztin oder den Augenarzt für ein konstantes Monitoring verfügbar sind. eyemate kann während einer Katarakt- oder Glaukom-Operation mitimplantiert werden. Für die Zukunft ist sogar ein injizierbarer Sensor geplant.

Aber auch bei bereits verlorenen oder eingeschränkten Sinnen helfen Implantate. Ein Beispiel wäre das Argus-II-Implantat der Firma Second Sight Medical. Es besteht aus einer Kamera, die in einer Brille getragen wird und Signale an ein Elektrodenarray sendet, das auf die Retina implantiert wurde. Dieses Array stimuliert den Sehnerv und erlaubt es Menschen, die aufgrund von Retinitis Pigmentosa erblindet sind, wieder grobe Bilder zu sehen, das heißt Formen und Hell-Dunkel-Kontraste. Inzwischen wurde Argus II vom Orion-Implantat abgelöst, bei dem Elektroden direkt ins Gehirn implantiert werden, um dort ein Bild zu produzieren. In den USA findet derzeit eine Machbarkeitsstudie zu Orion statt.

Im Bereich des Hörens wird ein ähnliches Konzept schon lange mit Cochlea-Implantaten umgesetzt. Hier wird ein elektrischer Leiter in die Hörschnecke implantiert, der die dortigen Nervenzellen stimuliert. Leider haben heutige Cochlea-Implantate einen großen Nachteil: "Die Trägerinnen und Träger der Implantate können entsprechend Tonhöhen schlecht auseinanderhalten, sodass sie Sprache schlechter verstehen und oft auch weniger Freude an Musik haben", wie Prof. Tobias Moser im Interview mit MEDICA.de erklärt.

Der elektrische Strom des Implantats verbreitet sich in der menschlichen Hörschnecke weit, sodass viele Nervenzellen gleichzeitig stimuliert werden. Moser und sein Team im Projekt "OptoHear" wollen Abhilfe durch optische Fasern schaffen, denn "da man Licht besser bündeln, also räumlich begrenzen kann, kann man einzelne Regionen der Hörschnecke mit Licht besser ansprechen als mit Strom".

Da die Nervenzellen der Hörschnecke nicht lichtempfindlich sind, müssen sie im Vorfeld genetisch verändert werden. Das erste Ziel der Forscherinnen und Forscher ist es deshalb, eine Gentherapie zu entwickeln. Durch diese sollen auf den Nervenzellen neue Poren entstehen, die sich öffnen, wenn Licht darauf fällt, und so einen Reiz in der Zelle auslösen. Derzeit wird diese Methode noch in Tierexperimenten erprobt. Laut Moser könnte das erste optische Cochlea-Implantat Ende der zwanziger Jahre verfügbar sein.

Dies sind nur einige Beispiele für Implantate, die unsere Sinne schützen, wiederherstellen oder ersetzen könnten. Im Vergleich zum natürlichen Organ sind diese Implantate kein annähernd adäquater Ersatz – dazu sind die verwendeten Technologien noch nicht in der Lage und die Nervenstimulation ist zu grob. Ideal wäre es natürlich, die betroffenen Sinnesorgane, komplett wiederherzustellen, statt sie durch eine technische Lösung zu ersetzen.

Biotechnologie und regenerative Medizin stehen hier aber noch ganz am Anfang. Es ist unmöglich zu sagen, ob wir irgendwann auch ganze Sinnesorgane im Labor züchten oder in einem 3D-Druck-Verfahren herstellen können. Ein erster Schritt wäre aber sicherlich die Regeneration von Nervenfasern, die nicht mehr auf der Transplantation von patienteneigenem Gewebe basiert, sondern neue Nervenfasern wachsen lässt, sei es inner- oder außerhalb des Körpers. Wann und ob die Möglichkeit zum Organersatz kommt, wird erst die Zukunft zeigen.