Forscher nutzen Bioprinting zum 3D-Druck einer Pankreas
„Bioprinting“, also der 3D-Druck von Gewebe und biologischen Materialien schreitet immer weiter voran. Erst letzten Freitag haben wir Ihnen mit unserem Startup des Monats BIOMODEX und deren fortschrittliche Arbeit im 3D-Druck von künstlichen Organen genauer vorgestellt. Aber nicht nur die medizinischen Unternehmen sind für die rasante Entwicklung erforderlich, auch Studenten tragen aktiv dazu bei. Ein Team aus Studierenden der Boston University hat vor kurzem einen Weg gefunden, eine Pankreas (Bauchspeicheldrüse) aus Stammzellen zu drucken, die Typ 1 Diabetes Patienten zu Hilfe kommt.
Thomas Hays ist im letzen Jahr seines Studiums als Bioingenieur und hat das Projekt zusammen mit zwei Kommilitonen gestartet. Die drei haben miteinander eine Methode gefunden, um aus autologen Stammzellen (körpereigene Zellen bzw. Zellen aus dem selben Körper) eine künstliche Bauchspeicheldrüse zu drucken. Das Organ liegt in der Bauchhöhle und ist für die Produktion von Hormonen wie zum Beispiel Insulin und Glucagon aber auch Verdauungsenzymen verantwortlich.
Hays erklärt den Prozess einmal genauer: „Das Ziel ist es, eine Stammzelle in eine Bauchspeicheldrüsenzelle (oder welche Zelle man braucht) umzuwandeln und diese in ein Reservoir zu geben. Anschließend kann man das in 3D-Schichten drucken und das finale Organ erschaffen. Wichtig dabei ist, dass man darin einen funktionierenden Blutkreislauf haben muss. Es ist eine essentielle Schicht für Schicht Technik wo verschiedene Ebenen überlappt werden bis man das fertige dreidimensionale Produkt hat.“
Im Grunde genommen werden Stammzellen aus dem Körper entnommen und in Pankreaszellen umgewandelt, um dann aus diesen das Pankreasgewebe zu drucken. Anschließend wird das Organgewebe wieder in den Körper des Patienten implantiert. Es ist dabei wichtig, autologe Zellen zu verwenden, da das Risiko einer Ablehnung des Gewebes stark reduziert wird.
Natürlich befindet sich der gesamte Prozess noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase, in der Theorie werden aber schon einige Behandlungsbeispiele erkannt. „Sagen wir Sie haben Typ 1 Diabetes – Sie können nicht einfach eine neue Bauchspeicheldrüse bekommen lassen und Feierabend“, sagt Hays. „In der Zukunft ist man möglicherweise in der Lage, die eigenen Zellen zu nehmen und, falls man Typ 1 Diabetes hat, das Organ für einen zu drucken […] und zurück in den Körper einzupflanzen.“
Der Biodruck von weniger durchbluteten Systemen wie die Haut oder Knorpel ist viel unkomplizierter als aufwendiges vaskulärs (durchblutetes) Gewebe herzustellen. Es kann daher durchaus noch dauern, bis wir eine Implantation eines vollständig 3D gedruckten Organs sehen – Hays schätzt dazu ca. ein weiteres Jahrzehnt Forschung und klinisches Testen.
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