Die Idee: Einfach mal von innen nachschauen: Von der „Phantastischen Reise“ zum Nanoroboter

In meiner Schulzeit habe ich den Film mehrfach gesehen, immer wenn ein Lehrer keine Lust auf Unterricht hatte: „Die phantastische Reise“. Ein U-Boot wird auf die Größe eines Bakteriums geschrumpft und in den Körper eines Menschen gespritzt. Ich erinnere mich noch gut daran, wie fasziniert wir damals waren. Heute, Jahrzehnte später, lohnt sich ein neuer Blick darauf, denn aus der Science-Fiction von damals wird langsam Forschung.

Der Film: Eine Stunde für ein Menschenleben

Der Film entstand 1966 unter der Regie von Richard Fleischer. Die Handlung ist schnell erzählt: Ein Wissenschaftler wird nach einem Attentat bewusstlos, im Gehirn sitzt ein Blutgerinnsel, an das kein Chirurg herankommt. Also schrumpft man ein Ärzteteam samt U-Boot „Proteus“ auf Mikrogröße und schickt es durch Blutbahn, Herz und Innenohr bis ins Gehirn. Die Verkleinerung hält nur 60 Minuten. Danach wäre die Mannschaft wieder normal groß, mitten im Körper des Patienten.

Technisch war das für die damalige Zeit ein Kraftakt. Ohne Computertricks baute man riesige Kulissen vom Körperinneren und filmte die Darsteller an Seilen und in Tanks. Der Film erhielt Oscars für Ausstattung und visuelle Effekte. Isaac Asimov schrieb später den Roman dazu und versuchte, die Logikfehler des Drehbuchs zu glätten. Denn Fehler gab es reichlich: Wohin verschwindet die Masse beim Schrumpfen? Und in Wirklichkeit würde man als bakteriengroßer Mensch nicht einmal mehr Licht sehen können.

Aber ein Detail im Film war erstaunlich nah an der Wirklichkeit: das Blutgerinnsel im Gehirn. Genau das ist bis heute die häufigste Ursache eines Schlaganfalls. Genau wie bei mir.

Was heute schon möglich ist

Bei einem Schlaganfall verstopft meist ein Gerinnsel ein Gefäß im Gehirn. Weltweit trifft das jedes Jahr rund zwölf Millionen Menschen. Viele sterben, viele behalten Einschränkungen. Die Medizin hat in den letzten Jahren aber große Fortschritte gemacht, und zwar ohne Schrumpfen:

• Thrombolyse: Ein Medikament wie Alteplase oder Tenecteplase wird per Infusion gegeben und löst das Gerinnsel auf. Das wirkt in der Regel nur in den ersten Stunden nach Beginn der Symptome.
• Thrombektomie: Bei Verschlüssen großer Hirnarterien schiebt man einen Katheter von der Leiste bis ins Gehirn und holt das Gerinnsel mit einem Stent-Retriever oder per Absaugung heraus. Das ist im Grunde die „phantastische Reise“, nur mit Draht statt U-Boot. In ausgewählten Fällen ist das auch noch viele Stunden später möglich.

Der größte Engpass ist dabei die Zeit. Je früher behandelt wird, desto mehr Gehirn lässt sich retten. Deshalb gewinnen Mobile Stroke Units an Bedeutung, also Rettungswagen mit eingebautem CT.

Die Idee der Mikroroboter

Ein Nachteil der Thrombolyse ist, dass sich das Medikament im ganzen Körper verteilt. Damit genug am Gerinnsel ankommt, braucht es eine hohe Dosis, und die kann zu inneren Blutungen führen. Die Forschung fragt deshalb seit Langem: Kann man den Wirkstoff direkt dorthin bringen, wo er gebraucht wird?

Ein vielversprechender Ansatz kommt von der ETH Zürich. Ein Team um Bradley Nelson hat einen Mikroroboter entwickelt, über den die Fachzeitschrift Science berichtet hat. Man darf sich darunter keinen kleinen Roboter mit Motor vorstellen. Es ist eher ein winziges Kügelchen:

• Eine runde Kapsel mit einer Hülle aus auflösbarem Gel, die den Wirkstoff enthält.
• Eisenoxid-Nanopartikel machen sie magnetisch, sodass man sie von außen mit Magnetfeldern steuern kann.
• Tantal-Nanopartikel machen sie im Röntgenbild sichtbar, damit die Ärzte ihren Weg verfolgen können.

Ein handelsüblicher Katheter bringt die Kapsel in die Blutbahn. Danach übernehmen Magnetfelder. Weil die Blutströmung im Körper sehr unterschiedlich ist, nutzt das Team drei verschiedene Navigationsstrategien. Mit einem Magnetfeld-Gradienten lässt sich die Kapsel sogar gegen den Blutstrom ziehen, bei Strömungen von bis zu 20 Zentimetern pro Sekunde. Am Ziel erhitzt ein hochfrequentes Magnetfeld die Nanopartikel, die Gel-Hülle löst sich auf und das Medikament wird direkt am Gerinnsel freigesetzt.

Wie weit ist die Forschung?

Die Ergebnisse sind ermutigend. In Gefäßmodellen aus Silikon erreichte das Medikament in rund 95 Prozent der Versuche das richtige Ziel, und im Modell löste sich ein Gerinnsel vollständig auf. Auch Versuche an Schweinen funktionierten, bei einem Schaf navigierte das Team die Kapsel durch die Gehirnflüssigkeit.

Wichtig ist mir aber die Einordnung: Das ist noch keine Therapie am Menschen. Klinische Studien stehen aus, und bis zu einer Zulassung dauert es erfahrungsgemäß Jahre. Offen ist auch, wie sich die Methode neben der schon sehr wirksamen Thrombektomie behaupten wird. Ihr größter Nutzen könnte bei Gefäßen liegen, die per Katheter schwer zu erreichen sind.

Mein Fazit

Die „Proteus“ das U-Boot aus dem Film gibt es nicht, und es wird sie nie geben. Aber die Grundidee des Films, nämlich von innen nachzusehen und das Gerinnsel gezielt dort zu behandeln, wo es sitzt, ist heute keine reine Fantasie mehr. Was damals 60 Minuten Kinounterhaltung war, ist inzwischen ein Forschungsfeld mit echten Erfolgen im Labor.

Für alle, die nach einem Schlaganfall mit den Folgen leben, bleibt die Botschaft bestehen: Die Medizin schaut weiter hin und entwickelt sich permanent weiter.

Und die wichtigste Regel bleibt, dass bei einem Verdacht sofort der Notruf 112 gewählt wird. Jede Minute zählt.

Und der Film : „Die phantastische Reise“ lohnt sich für einen regnerischen Sonntag Nachmittag wirklich, wenn ihr ihn noch nicht gesehen habt.