Jeden Tag sind Krankenhäuser auf Blutplättchen-Transfusionen angewiesen, um Blutungen zu stillen, Krebsbehandlungen zu unterstützen und Menschen bei der Genesung nach Operationen und schweren Erkrankungen zu helfen. Doch eines der wichtigsten Blutprodukte der Medizin gehört zugleich zu den empfindlichsten.

Im Gegensatz zu roten Blutkörperchen, die mehrere Wochen lang gelagert werden können, sind Blutplättchen nur wenige Tage haltbar. Sie müssen außerdem bei Raumtemperatur aufbewahrt werden, was das Risiko einer Kontamination erhöht und die Lagerung und den Transport erschwert. Dadurch befinden sich die Krankenhäuser in einem ständigen Wettlauf um die Aufrechterhaltung der Versorgung und sind auf die Verfügbarkeit von Spenden angewiesen.

Um diesen Druck zu mindern, arbeitet eine Gruppe von EU-finanzierten Forschenden an einer ungewöhnlichen Lösung. Sie produzieren Plättchen außerhalb des menschlichen Körpers mithilfe von Seiden-Fibroin, einem Protein, das von Seidenraupen stammt.

„Wir produzieren Blutplättchen im Labor, um diese Einschränkung zu überwinden und der wachsenden Nachfrage gerecht zu werden“, erklärte Professorin Alessandra Balduini, eine Hämatologin und Forscherin an der Fakultät für Molekularmedizin an der Universität Pavia in Italien und eine der führenden Forschenden, die hinter dieser Arbeit stehen.

Blutplättchen als Herausforderung

Balduini und Forschende aus ganz Europa haben an drei miteinander verbundenen, EU-finanzierten Forschungsprojekten gearbeitet, in denen die Instrumente zusammengetragen wurden, die für eine zuverlässige Herstellung von Blutplättchen im Labor erforderlich sind.

Blutplättchen sind winzige, scheibenförmige Zellfragmente, die zur Blutgerinnung beitragen und Blutungen stillen. Sie werden regelmäßig in Krankenhäusern eingesetzt, insbesondere bei Krebserkrankten, die sich einer Chemotherapie unterziehen, da diese die körpereigene Blutplättchenbildung stark verringern kann. Sie werden zudem in Notaufnahmen und Operationssälen eingesetzt.

Gegenwärtig sind Krankenhäuser und Blutbanken fast vollständig von Spenden abhängig. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation werden weltweit jährlich rund 118 Millionen Blutspenden gesammelt. Allerdings ist es nach wie vor schwierig, die Blutplättchenvorräte anzulegen, da diese nur so kurz haltbar sind.

„Das Problem bei Blutplättchen ist, dass sie nur fünf Tage lang aufbewahrt werden können“, erklärte Balduini. Die Versorgung kann im Laufe des Jahres ebenfalls erheblichen Schwankungen unterliegen. Die Spendezahlen gehen während der Sommerferien häufig zurück, während größere Beeinträchtigungen wie Pandemien die nationalen Blutversorgungssysteme schnell an ihre Grenzen bringen können.

Erschwerend kommt hinzu, dass bei rund 15 % der Blutplättchen-Transfusionen eine spezielle Gewebetyp-Übereinstimmung erforderlich ist, was die Bewältigung von Engpässen noch schwieriger macht. Seit Jahren versuchen Forschende auf der ganzen Welt, Blutplättchen aus dem Labor als stabilere und kontrollierbarere Alternative zu entwickeln. Die Nachbildung des natürlichen Blutplättchen-Produktionssystems außerhalb des menschlichen Körpers hat sich jedoch als außerordentlich schwierig erwiesen.

Nachbildung von Knochenmark im Labor

Im menschlichen Körper werden die Blutplättchen im Knochenmark von großen Zellen, sogenannten Megakaryozyten, gebildet. Diese Zellen setzen als Reaktion auf hochspezifische biologische und mechanische Signale Blutplättchen in den Blutkreislauf frei. Es ist alles andere als einfach, diesen Prozess außerhalb des Körpers nachzubilden.

„Viele Labore versuchen, Blutplättchen für Transfusionszwecke zu entwickeln, aber das ist gar nicht so einfach“, sagte Dr. Hana Raslova, Forschungsleiterin am Institut Gustave Roussy in der Nähe von Paris und eine der Partnerinnen von Balduini im Rahmen des „SilkPlatelet“-Projekts.

Eine der größten Herausforderungen besteht darin, die komplexe Struktur des Knochenmarks selbst nachzubilden. Das Knochenmark enthält mehrere spezialisierte Mikroumgebungen, sogenannte „Nischen“, die dazu beitragen, das Wachstum und die Entwicklung der Blutzellen zu regulieren.

Um diese Umgebung nachzubilden, griffen die Forschenden auf ein unerwartetes Material zurück: Seiden-Fibroin, ein Protein, das aus Seidenraupenkokons gewonnen wird. Im Rahmen der von der EU finanzierten Initiative „SilkFUSION“, die von 2017 bis 2022 lief, entwickelten Balduini und ihre Teams einen Bioreaktor auf Basis von Seide, mit dem die Umgebung im menschlichen Knochenmark nachgeahmt werden sollte. Seiden-Fibroin ist stark, flexibel und biokompatibel, weshalb es besonders gut geeignet ist, die weiche Struktur von lebendem Gewebe nachzuahmen.

„Seide ist eines der wenigen Materialien, die für Knochenmark und Blutplättchen verwendet werden können“, erklärte Balduini. „Man braucht ein Material, das den Prozess unterstützt, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen, und Seide erfüllt diese Anforderungen.“ Mithilfe des künstlichen Knochenmarks konnten Forschende untersuchen, ob Blutplättchen zuverlässig außerhalb des Körpers hergestellt werden könnten.

Bau einer Blutplättchenfabrik

Im Rahmen der Folgeinitiative „SilkPlatelet“, die im Dezember 2025 auslief, haben die Forschenden das Konzept weiterentwickelt. Mithilfe von Stammzellen kultivierten sie Megakaryozyten im Seiden-Bioreaktorsystem, einer Art „Knochenmarkfabrik“.

Die Forschenden arbeiteten zudem daran, die Effizienz der Blutplättchen-Produktion zu verbessern, unter anderem durch den Einsatz genetisch modifizierter Stammzellen. „Das Verfahren ist zwar recht kostspielig, aber wir nutzen die gentechnisch veränderten Stammzellen, um aus weniger Zellen mehr Blutplättchen zu gewinnen. Indem wir also die Blutplättchen-Produktion steigern, optimieren wir die Kosten für die gesamte Technologie“, erklärte Raslova.

Auch wenn sich die Arbeit noch im Versuchsstadium befindet, sind die Forschenden der Ansicht, dass die Technologie der klinischen Anwendung stetig näherkommt. Der Knochenmark-Bioreaktor wird bereits von Pharmaunternehmen und Forschungsgruppen getestet, die an zukünftigen medizinischen Anwendungen interessiert sind.

Mehr als nur Transfusionen

Die Arbeit hat zudem über die reine Blutplättchen-Transfusion hinaus weitere Möglichkeiten eröffnet. Im Rahmen der „SILKink“-Initiative, die bis Mai 2026 lief, entwickelten die Forschenden eine auf Seide basierende „Bio-Tinte“, mit der sich hochpräzise Modelle von Knochenmarkgewebe in verschiedenen Formen und Größen im 3D-Druck herstellen lassen.

Diese gedruckten Gewebe könnte der Wissenschaft dabei helfen, Blutkrankheiten zu erforschen, neue Medikamente zu testen und besser zu verstehen, wie sich Stammzellen in verschiedenen biologischen Umgebungen verhalten. Das langfristige Ziel dieser drei Projekte ist von großer Bedeutung: Die Blutplättchen-Versorgung soll von einem System, das stark von Spenden abhängig und anfällig für Engpässe ist, auf ein System umgestellt werden, das in der Lage ist, Blutplättchen zuverlässig auf Abruf zu produzieren.

Damit dies gelingen kann, müssen sich die heutigen experimentellen Systeme zu einem groß angelegten, klinisch einsatzbereiten Produktionssystem entwickeln – ein Ziel, auf das die Forschenden weiterhin hinarbeiten. Auch wenn es wahrscheinlich noch einige Jahre dauern wird, bis diese im Labor hergestellten Blutplättchen in Transfusionskliniken zum Einsatz kommen, sind die Forschenden optimistisch.

„Wir sind zuversichtlich, dass es in naher Zukunft möglich sein wird, Blutplättchen für eine Reihe klinischer Anwendungen zu produzieren“, erklärte Raslova. Zuvor müssen die Forschenden nachweisen, dass im Labor erzeugte Blutplättchen sicher, wirksam und für die standardmäßige klinische Anwendung ausreichend skalierbar sind. Versuche an Kleintieren wurden erfolgreich durchgeführt, und der nächste Schritt ist die klinische Anwendung.

„Wir müssen noch den Grundsatzbeweis verstehen und auf die klinische Anwendung hochskalieren, aber die EU-Fördermittel waren entscheidend dafür, dass wir vorankommen konnten“, sagte Balduini. Für Menschen, die auf regelmäßige Blutplättchen-Transfusionen angewiesen sind, könnte dies langfristig zu weniger Unterbrechungen der Behandlung führen. Für medizinisches Personal könnte dies eine Möglichkeit sein, eine der fragilsten Lieferketten des Gesundheitswesens zu stärken.

Von Hannah Docter-Loeb

Weitere Informationen:

SilkPlatelet (CORDIS)
Website des Projekts „SilkPlatelet“
SILKink (CORDIS)
Website des Projekts „SILKink“
SilkFUSION (CORDIS)
Forschung und Innovation im Gesundheitsbereich in der EU