Die Medizin der Zukunft im UKE

Telemedizin, 3D-gedruckter Knochenersatz, Mixed Reality, personalisierte Pillen, Diagnostik mit Deep-Learning, OP per Joystick und noch viel mehr: Im UKE hat die Zukunft der Medizin bereits begonnen, wie die neue Ausgabe des Magazins wissen + forschen zeigt. Zum Wohle der Patient:innen, heute und morgen.

Keinen „Krieg der Sterne“, sondern den „Kampf um die Gesundheit“ auf Zellebene ziert das Titelbild des neuen UKE-Forschungsmagazins „wissen+forschen“. CAR-T-Immunzellen (blau) greifen die deutlich größeren Blutkrebszellen an. UKE-Fotografin Eva Hecht ist die beeindruckende Aufnahme in Kooperation mit Physiker Dr. Antonio Failla gelungen. Dafür wurden Proben lebender Zellen mit einem superauflösenden optischen Mikroskop Punkt für Punkt, Zeile für Zeile gescannt.

Zuvor waren sie mit einer chemischen Lösung fixiert, also mitten in ihrer Bewegung „eingefroren“ worden. „Das ist vergleichbar mit der Mücke im Bernstein, die von Baumharz umschlossen wurde“, erklärt Physiker Failla, zuständig für die Hochleistungsmikroskopie im UKE. Die Krebszellen waren gentechnisch mit einem Fluoreszenzprotein ausgestattet, sodass sie bei Licht einer bestimmten Wellenlänge farbig erscheinen; bei den Immunzellen sorgten spezifische Antikörper für den gleichen Effekt in anderer Färbung.

Immunzelle gegen Krebszelle: Fotografi n Eva Hecht und Physiker Dr. Antonio Failla
Fotografin Eva Hecht und Physiker Dr. Antonio Failla

Aus unzähligen Einzelaufnahmen entstand auch ein kurzes Video. CAR-Experte Prof. Dr. Boris Fehse spricht vom „Kiss of Death“, dem Todeskuss, wenn die Immunzelle der Krebszelle nah genug kommt, um deren Membran mit winzigen Kanälen zu perforieren. Der Inhalt der Zelle, das Zytoplasma, läuft aus. Die Krebszelle ist am Ende. „Sehr beruhigend“, findet Fotografin Eva Hecht.

Einige Textbeispiele aus der neuen Ausgabe von wissen + forschen

Die Pille aus dem Drucker

Für jede Patientin und jeden Patienten die individuell angepasste Tablette: Der 3D Drucker macht‘s möglich. „Bei schwerkranken Patient:innen ist die Medikation manchmal schwer zu dosieren, und industriell gefertigte Medikamente bieten hier keine Lösung“, erklärt Dr. Michael Baehr, Leiter der Klinikapotheke des UKE. Dagegen lasse sich mit 3D Druckdigital und automatisiert die jeweils benötigte Dosis herstellen.

Auch ältere Menschen, die mehrere Medikamente einnehmen müssen, oder Kinder, für die es häufig keine altersgerecht dosierten Medikamente gibt, könnten von dem neuen Verfahren profitieren. „Mithilfe von Medikamenten aus dem 3D-Drucker könnten wir künftig verschiedene Wirkstoffe in nur einer Tablette, einer Polypill, kombinieren oder die Medikationen für Kinder viel präziser steuern. Das erhöht die Patient:innensicherheit.“ Die 3D-gedruckte Pille würde nicht zuletzt auch den Alltag der Klinikapotheker:innen im UKE deutlich erleichtern: Jeden Tag stellen die Mitarbeitenden für die Patient:innen auf den Stationen rund 18 000 Arzneimittel zusammen; einige werden händisch angefertigt.

In einer von der Europäischen Union geförderten Machbarkeitsstudie wollen die Wissenschaftler:innen der Klinikapotheke zeigen, dass der 3D-Druck von Arzneimitteln möglich ist, in den bestehenden, digitalen Medikationsprozess des UKE integriert werden kann und sich zudem mit algorithmusgestützten Patient:innendaten kombinieren lässt. Im ersten Schritt wurde ein geeigneter 3D-Drucker identifiziert; als Wirkstoff wurde Levodopa ausgewählt, ein Medikament zur Therapie der Parkinsonerkrankung.

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Lebende Medikamente

Das Immunsystem ist unsere stärkste Waffe gegen Krebs. Doch Krebszellen können sich tarnen und die Abwehr der Immunzellen schwächen. Innovative Behandlungen wie die CAR-T-Zell-Immuntherapie nutzen die Kraft, die in uns steckt: Krebspatient:innen erhalten ihre eigenen, gentechnisch mit dem CAR (Chimärer Antigen-Rezeptor) ausgerüsteten T-Zellen. Diese erkennen die Krebszellen als Feind und greifen sie an – mit beeindruckenden Ergebnissen.

Im UKE wurden bisher rund 80 schwerstkranke Patient:innen mit dem neuen Verfahren behandelt. Sie litten an einer Krebserkrankung des Bluts oder Lymphsystems; konventionelle Therapien hatten nicht mehr gewirkt. Prof. Dr. Francis Ayuk, Leiter des CART-Zell-Programms der Interdisziplinären Klinik und Poliklinik für Stammzelltransplantation, staunt nach wie vor über die Wirkung der Therapie: „Sie erreicht bei Patient:innen Erfolge, die wir uns nicht hätten erträumen können.“

Das Verfahren birgt enormes Behandlungspotenzial. „Man kann den CAR für alle Menschen nutzen, die unter der gleichen Krankheit leiden. Dadurch ist eine breite Anwendung möglich. Gleichzeitig handelt es sich um eine höchst personalisierte Medizin“, erläutert Prof. Dr. Boris Fehse, wissenschaftlicher Laborleiter der Klinik für Stammzelltransplantation, wo die klinische Anwendung von einem umfangreichen Forschungsprogramm begleitet wird. Fehse und Ayuk arbeiten bereits an Konzepten für CAR-basierte Therapien, die unabhängig von patienteneigenen Zellen verfügbar wären. Beide Ansätze würden eine schnellere Behandlung erlauben und auch Behandlungskosten deutlich senken.

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Science-Fiction im OP

Hightech-Hybrid-OP im Mai 2022: Herzchirurg Priv.-Doz. Dr. Andreas Schäfer und Kardiologe Priv.-Doz. Dr. Moritz Seiffert bereiten im Herz- und Gefäßzentrum einen Herzklappenersatz vor. Soweit Routine, aber mit dem Unterschied, dass Schäfer eine Virtual-Reality-Brille trägt, wie man sie von Science-Fiction-Filmen kennt. Sie wird jeden seiner Handgriffe an Kolleg:innen in ganz Deutschland übertragen, die live zugeschaltet sind. Eine Premiere im UKE.

„Wie können wir auf dem neusten Stand der Technik bleiben?“, hatte sich Herzchirurg Schäfer gefragt, als die Corona-Inzidenzen stiegen, Kongresse abgesagt wurden, Fortbildungen kaum noch stattfanden. So entstand die Idee der VR-Konferenz live aus dem OP, bei der das Hamburger Team ein neues Verschlusssystem in eine Arterie einsetzte, das die Wundheilung weiter verbessern soll. Da es sich um die erste Anwendung des Systems handelte, war das Interesse anderer Kliniken groß.

Beim UKE-Versuchslauf trug Chirurg Schäfer eine Art Helm mit integrierter hochauflösender Kamera, die seine Hände filmte. Die Aufnahmen wurden direkt auf eine Art Desktop im Inneren übertragen. Auch die OP-Monitore waren eingeblendet: CT- und Röntgenbilder, Vitalfunktionen des Patienten. Die externen Zuschauer:innen konnten sich jederzeit zuschalten und mit dem Operateur Face-to-Face chatten. „Die Operation mit der Virtual-Reality-Brille war zwar nur ein Probelauf, vielleicht aber auch der Start in eine neue Zukunft“, so Schäfer. „Künftig könnten Operationen per VR-Brille in Echtzeit auch in Hörsäle übertragen werden, so dass Studierende virtuell mit am Tisch stehen.“

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Das komplette Heft finden Interessierte auf: www.uke.de/w+f2023

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Fotos: Eva Hecht, Axel Kirchhof