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Living in the Future
Lebensretter Roboter – wie Technik die Medizin revolutioniert

Ein Herz aus dem 3D-Drucker, Nano-Roboter gegen Krebs: Die Medizin steht vor einem Quantensprung. Ein Blick in die Zukunft zeigt, welches Potenzial Technologie für die Gesundheit der Menschen bringt.

Kommentar  
Von Karen Merkel
am 15.06.2016

Serie: So leben wir in Zukunft

Journalismus trifft auf Kunst Die Handelszeitung und der Studiengang Cast / Audiovisual Media der Zürcher Hochschule der Künste (ZHdK) haben den technologischen Wandel und seine Folgen als Ausgangslage für ein gemeinsames Projekt genommen. In sechs Teilen erklären wir ab dieser Ausgabe jede Woche anhand von Texten, Videos und Infografiken, wie wir in Zukunft leben werden. Drei Redaktoren der Handelszeitung haben die Antworten auf die grundlegenden Fragen recherchiert. Zwölf Studierende unter der Leitung von Dozent William Crook haben diese Rechercheergebnisse in Videos künstlerisch umgesetzt. Das Video zum ersten Teil «Gesundheit in der Zukunft» haben Anna Raymann und Jessica Reust erstellt.

ZHdK Die Zürcher Hochschule der Künste im Toni Areal vereint rund 2500 Studierende unter ihrem Dach und ist damit eine der grössten Kunsthochschulen Europas. Unterrichtet wird in den Bereichen Design, Film, Kunst, Medien, Musik, Tanz, Theater und Vermittlung der Künste. Im Mittelpunkt der Fachrichtung Cast / Audiovisual Media stehen Gestaltung und Produktion von audiovisuellen Inhalten für Online- und mobile Medien. Leiter des Bereichs ist seit der Gründung im Jahr 2007 Professor Dr. Martin Zimper. (moh)

Neil Harbisson kann Farben sehen, und das ist ein Wunder der Technik. Von Geburt an war die Wahrnehmung des Briten auf Schwarz und Weiss beschränkt, dann wurde ein farbempfindlicher Sensor an seinen Kopf angebracht. Die Antenne ist offiziell als Teil seines Körpers anerkannt: Neil Harbisson ist der erste echte Cyborg weltweit. Seine Geschichte ist richtungweisend. Sie zeigt, wie Technologie den Menschen heilen, ergänzen, gewisserweise sogar verbessern kann.

Die Verbindung von Medizin und Technik steht vor einem Quantensprung. Allein, wer nüchtern die Potenziale der aktuellen Forschung aufzählt, klingt wie ein Phantast. Organe aus dem 3D-Drucker, Medikamente, die sich von selbst für den Patienten passend dosieren, Blutzuckerkontrolle per Kontaktlinse: Das sind nur drei Forschungsrichtungen, an denen Wissenschafter weltweit knobeln.

Die grossen Fragen

Es geht dabei um die grossen Fragen: Wieso bringt dieselbe Infektion den einen Patienten an den Rand des Todes, den nächsten tangiert sie kaum? Was ist die richtige Medikamentendosis für jeden einzelnen von Millionen von Patienten? Wie kann ein Arzt ein Leben retten, das bislang als verloren gilt?

«Die personalisierte Medizin ist eine längerfristige und sehr wichtige Aufgabe für die Wissenschaft», sagte Detlef Günther, ETH-Vizepräsident für Forschung und Wirtschaftsmedizin, laut einer Publikation der Universität. Im Zentrum steht dabei Big Data. Günther will Informationen aus verschiedenen Bereichen verknüpfen – «biologische, computergestützte oder bildgebende Verfahren» in Verbindung mit Daten aus dem Klinikalltag. Durch den Blick auf das grosse Ganze könne dem Einzelnen besser geholfen werden. Dafür, so Günther, sei aber wichtig, dass die Arbeit der einzelnen Disziplinen ineinandergreife «wie ein Schweizer Uhrwerk».

Kontaktlinse für Diabetiker

Interdisziplinäre und branchenübergreifende Kooperationen sind wesentlich für die Digitalisierung der Gesundheitsbranche. Wurden die zunächst erfolglosen Versuche von Tech-Riese Google belächelt, mit Google Health ein Standbein in der Analyse von Patientendaten aufzubauen, ist der Konzern mittlerweile in zahlreiche Kooperationen mit Pharmaunternehmen involviert.

Novartis etwa hat sich dem Silicon Valley angenähert und arbeitet seit zwei Jahren mit Google an einer Kontaktlinse für Diabetiker. Die smarte Sehhilfe soll stetig den Blutzuckerspiegel über die Tränenflüssigkeit messen und die Daten an ein mobiles Gerät senden. Angaben des Unternehmens zufolge wird beim Projekt derzeit die Machbarkeit getestet.

 

Gesundheitstechnologie wird laut Konzernchef Joe Jimenez ein immer grösserer Fokus für das Unternehmen. Der Konzern arbeitet etwa auch an Tabletten mit integrierten Mikrochips, die Daten über die Einnahme speichern und so dem Einzelnen eine genauere Dosierung ermöglichen sollen.

Die bessere Betreuung des Individuums gilt als das nächste grosse Ding im gigantischen Pharmamarkt. Dieser boomt: Betrug das Volumen der Einnahmen 2015 noch 800 Milliarden Dollar, dürfte es laut Marktbeobachter Evaluatepharma bis 2020 auf 1,1 Billionen Dollar steigen. Der wichtigste Bereich dabei sind Krebstherapien. Auch hier forschen Universitäten und Pharmahersteller an zahlreichen Methoden, um der Volksgeissel mithilfe von Technik Herr zu werden.

«Mikroroboter direkt in Krebszellen senden»

Ein Ansatz sind Nanoroboter, die Tumorzellen zerstören. In Harvard wird seit Jahren an dieser Methode gearbeitet, auch an der ETH spielt dieses Verfahren eine grosse Rolle. Mikorobotik-Experte Salvador Pané ist es gelungen, partikelgrosse Maschinen zu erschaffen, die ein elektromagnetisches Feld erzeugen, wie die ETH kürzlich meldete. Er erhofft sich davon eine Revolution der Krebstherapie. «Wir könnten die Mikroroboter mit Medikamenten ausrüsten und direkt in die Krebszellen senden», sagt er. Dort können sie ihre Fracht abladen – durch einen elektromagnetischen Impuls. Das würde die Behandlung von Krebs entscheiden verändern. «Es würde die Nebenwirkungen von Krebstherapien eliminieren, weil nur die Krebszellen angegriffen würden.»

Wissenschafter und Mediziner hoffen aber nicht nur auf verträglichere Methoden, sie setzen auch dort auf Technik, wo eine Behandlung bisher gar nicht möglich ist. Jede Woche stirbt in der Schweiz ein Patient, weil ein Spenderorgan fehlt. 3D-Drucker werden hier zum grossen Hoffnungsträger.

Transplantate aus Knorpelzellen

Derzeit arbeiten ETH-Forscher an der Rekonstruktion von Knorpelteilen aus dem Bioprinter – etwa einer Nase, die in einem Unfall zerstört wurde, oder bei Sportverletzungen an den Knien. Die ersten Implantate sollen noch dieses Jahr an Schafen und Ziegen getestet werden.

Das Material ist dabei die grösste Herausforderung. «Den 3D-Drucker gibt es seit fast 20 Jahren. Dass er für chirurgische Zwecke erst gerade entdeckt wird, liegt vor allem an den fehlenden Biotinten», sagt ETH-Professorin Marcy Zenobi-Wong. Die Transplantate bauen auf körpereigenen Knorpelzellen auf, die im Labor vermehrt und mit sogenannten Biopolymeren ergänzt werden. Die Ermittlung geeigneter Stoffe dauere aber oft Jahre und koste Millionen von Franken.

Eine Zeitreise in sechs Teilen:

Teil 1 Gesundheit
Teil 2 Reisen
Teil 3 Wohnen
Teil 4 Beziehungen
Teil 5 Bezahlen
Teil 6 Arbeit

Das Herz aus dem Drucker wird darum noch eine ganze Weile auf sich warten lassen. «Um Bioprinting herrscht momentan ein grosser Hype», sagt Zenobi-Wong. «Von vielem, was heute schon versprochen wird, ist man in der Forschung noch sehr weit entfernt.» Die Herstellung von Knorpel ist komplex, aber noch vergleichsweise einfach im Gegensatz zu Körperorganen, die sofort mit Blut und grossen Mengen Sauerstoff versorgt werden müssen.

Erste Ohrmuschel aus dem Drucker ab 2017

Zenobi-Wong: «Bei Herz, Lunge oder Niere müssten Hunderte von Kapillaren für die Versorgung des Organs mitgedruckt werden – in einer Präzision und Materialität, wie sie wahrscheinlich noch lange nicht umsetzbar sind.» Einige Forscher rechnen mit dem ersten Herz aus dem 3D-Drucker innert von zehn Jahren. Die ETH-Forscherin geht konservativer davon aus, dass 2017 die erste Ohrmuschel per Print hergestellt wird. 

Selbst für den rasanten Wandel der Digitalisierung braucht es also Geduld. Aber, mit etwas Demut: Wenn schwere Krebserkrankungen in absehbarer Zukunft zum Routineeingriff werden, ist die Digitalisierung in der Medizin fürs Erste Wunder genug.

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