Nanoroboter wie aus Star Trek: Wie nah ist die Medizin dem Sci-Fi-Wunder wirklich?

Zellreparatur per Nanosonde: Wie nah die reale Nanomedizin den faszinierenden Technologien aus Star Trek bereits gekommen ist. (Bildquelle: Paramount)

Kaum ein Gegner verkörpert in Star Trek eine so existenzielle Bedrohung wie die Borg.

Bei ihrer ersten Begegnung mit der Enterprise-D sind sie ihr enorm weit überlegen. Zwei Jahre später, 2367, vernichtet ein einziger Borg-Kubus bei Wolf 359 39 von 40 Sternenflottenschiffen. Die Enterprise erreicht das Schlachtfeld erst danach und kann den Kubus schließlich bei der Erde durch einen cleveren Trick stoppen.

Die Borg sind der Föderation dabei in so gut wie allen Bereichen der Technologie und Kriegsführung um Längen voraus.

Bei Waffen, Antrieb und Schutzschilden holt die Föderation zwar überraschend schnell auf, bei der tieferen Verschmelzung von Biologie, Computern und Nanotechnologie bleiben die Borg dagegen viel länger fundamental fremd.

Ihre Naniten reparieren Gewebe, verändern Zellen, bekämpfen Krankheitserreger und können einen Körper innerhalb kurzer Zeit vollständig umbauen.

Es kommt also nicht von ungefähr, dass genau diese Star Trek-Technologie zu jenen zählt, für die uns nicht nur ein paar Jahrzehnte Forschung fehlen.

Trotzdem lässt sich das so einfach nicht sagen.

Denn es gibt bereits entfernte Verwandte der Naniten. Diese sind jedoch deutlich weniger selbstständig, als das Wort »Nanoroboter« vermuten lässt.

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Die meisten Nanobots sind gar keine winzigen Roboter

Ein wichtiger Bereich der heutigen Nanomedizin besteht darin, Wirkstoffe in Nanopartikel zu verpacken und möglichst genau dort im Körper wirken zu lassen, wo sie gebraucht werden. Derartige Systeme werden bereits klinisch eingesetzt.

Mikro- und Nanoroboter, die sich aktiv durch den Körper bewegen, ihre Umgebung erfassen und darauf sogar reagieren können, befinden sich dagegen noch im Versuchsstadium.

Dennoch hat die Medizin in dem Bereich zuletzt erstaunliche Fortschritte gemacht, wie ein Experiment gegen Blasenkrebs aus dem Jahr 2024 belegt:

Forscher entwickelten von dem Enzym Urease angetriebene Nanobots, die Harnstoff in der Blase als Energiequelle nutzen. Mit radioaktivem Iod-131 beladen bewegten sie sich in der Blase von Mäusen und reicherten sich verstärkt im Tumorgewebe an, wodurch sich dieses letztlich deutlich verkleinerte – um nahezu 90 Prozent gegenüber unbehandelten Tieren.

Und obwohl man von der Behandlung von Menschen noch weit entfernt ist, erinnert das zumindest ein wenig an die Naniten der Borg.

Beim Altern wird die Sache komplizierter

Wie alt ein einzelner Borg werden kann, lässt Star Trek offen. Grundsätzlich wird ihre Lebensspanne aber in etwa mit der Spezies gleichgesetzt, von der die Borg-Drohne ursprünglich stammt.

Anders sieht es bei assimilierten Kindern aus. Ihr Wachstum wird sogar zusätzlich beschleunigt, wie das Beispiel von Seven of Nine zeigt. Sie wird mit sechs Jahren assimiliert, verbringt rund fünf Jahre in einer Reifekammer und anschließend viele Jahre als ausgewachsene Drohne, ehe sie vom Kollektiv getrennt wird.

Die Fähigkeit der Borg, beschädigtes Gewebe zu regenerieren, greift dabei unter anderem genau die Idee auf, die auch hinter einigen Ansätzen der Altersmedizin steckt. Und zwar: Alterung nicht als unvermeidlich tickende Uhr zu betrachten, sondern als Ansammlung biologischer Schäden und miteinander verknüpfter Prozesse, die sich vielleicht behandeln lassen.

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Kompliziert ist vor allem die Tatsache, dass es sich nicht um einen einzelnen Schaden handelt, der sich womöglich leicht beheben ließe.

Hinter der Alterung steckt aber eine Vielzahl an Prozessen. Dazu zählen Schäden an der DNA, Veränderungen des Stoffwechsels, die Schwächung des Immunsystems, chronische Entzündungen, sogenannte seneszente Zellen und vieles mehr.

Schäden sind nur ein Teil der Gleichung

Letztere teilen sich nicht mehr, bleiben aber aktiv und können entzündungsfördernde Stoffe abgeben, die wiederum mit typischen Alterskrankheiten wie Typ-2-Diabetes, Osteoporose, Arteriosklerose und neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht werden.

Ein Ziel der Altersforschung ist es deshalb, sogenannte Senolytika zu untersuchen, die bestimmte seneszente Zellen beseitigen sollen.

An dieser Stelle kommen die Nanoträger oder künftig Nanoroboter ins Spiel. Denn sie könnten vor allem als »Zusteller« interessant werden.

Statt einen Wirkstoff im ganzen Körper zu verteilen, könnten sie ihn genau dort einsetzen, wo sich die populärwissenschaftlich auch als Zombie-Zellen bekannten seneszenten Zellen befinden.

Entsprechende Untersuchungen laufen bereits.

In Zukunft könnten damit Behandlungen viel präziser erfolgen und Nebenwirkungen gleichzeitig verringert werden. Daraus folgt allerdings noch lange kein Nanobot, der das Altern verhindern oder stark verlangsamen kann.

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Das größte Problem wäre womöglich gar nicht der Nanoroboter

Die ausreichende Miniaturisierung der Maschinen wäre ohnehin nur ein Teil einer viel größeren Aufgabe. Nanobots müssten auch wissen, wann sie überhaupt eingreifen dürfen.

Denn seneszente Zellen können dem Körper nicht nur Schäden zufügen, sondern spielen beispielsweise auch bei der Wundheilung eine Rolle. Daher könnte ein Eingriff, der in einem Kontext die Regeneration unterstützt, in einem anderen zu unerwünschtem Zellwachstum führen.

Ein medizinisches System müsste deshalb nicht nur Milliarden Zellen erreichen können. Es müsste zuverlässig in der Lage sein zu unterscheiden, welcher Zustand einer Zelle krankhaft, harmlos oder sogar nützlich ist.

Wirkstofftransport auf Basis von Nanopartikeln ist bereits Realität. Gleichzeitig wird längst an beweglichen Mikro- und Nanosystemen geforscht.

Intelligente Maschinen, die zuverlässig erkennen, was im Körper tatsächlich repariert werden muss oder auch nicht, sind jedoch weitaus schwieriger zu entwickeln.

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Von den Borg sind wir weit entfernt

Womöglich spielt Nanotechnologie in gar nicht allzu ferner Zukunft eine wichtige Rolle dabei, Behandlungen präziser zu machen und altersbedingte Erkrankungen besser zu bekämpfen.

Doch von echten Nanosonden, die permanent im Körper patrouillieren, Schäden unmittelbar erkennen, reparieren und nebenbei auch noch potenziell das Altern aufhalten, sind wir trotzdem weit entfernt. Falls Letzteres überhaupt möglich ist.

Und das liegt nicht nur daran, dass uns bessere Nanoroboter fehlen, sondern eben auch daran, dass derartige Maschinen weit mehr können müssen, als bloß zu reparieren.