Gewinner von NASA-Wettbewerb überzeugten mit 3D-gedrucktem Leber-Gewebe

Die Gewinner des ersten und zweiten Platzes im NASA-Wettbewerb „Vascular Tissue Challenge“ konnten im Labor gezüchtetes, menschliches, 3D-gedrucktes Leber-Gewebe herstellen. Die beiden Wissenschaftlerteams, beide vom Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) in North Carolina, USA, waren in der Lage, mithilfe von Bioprinting ein würfelförmiges Gewebe zu konstruieren, das 30 Tage lang im Labor überleben kann. Das Gewinnerteam „Winston“ erhält nicht nur 300.000 Dollar, sondern kann seine Forschung möglicherweise an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) vorantreiben. Forschungen wie diese könnten revolutionär sein, wenn es um die Untersuchung von der Auswirkung von Strahlung, Mikrogravitation und andere Faktoren auf die Zellen und Organe im menschlichen Körper geht.

Die Vascular Tissue Challenge ist Teil der Centennial Challenges, die 2005 von der NASA ins Leben gerufen wurden, um die Öffentlichkeit an der Entwicklung fortschrittlicher Technologien zu beteiligen. Das Ziel der Vascular Tissue Challenge war insbesondere die Herstellung von dickem, metabolisch-funktionalem, menschlichem, vaskularisiertem Organgewebe in einer kontrollierten Umgebung. Diese Herausforderung ist besonders schwierig, da die Teams Strategien entwickeln und testen mussten, um Gewebe mit funktionellen, künstlichen Blutgefäßen herzustellen, die in unechten Geweben besonders schwer nachzubilden sind. Obwohl der Wettbewerb nicht speziell mit Blick auf den 3D-Druck konzipiert wurde, ist es sinnvoll, dass die Siegerteams das Bioprinting aufgrund des damit möglichen Komplexitätsgrades eingesetzt haben.

Das 3D-gedruckte Lebergewebe vom Team Winston (Bildnachweis: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)

Bioprinting, bei dem mit Zellen gefüllte Biotinten verwendet werden, um eine Vielzahl von Teilen (einschließlich menschlicher Organe und Knochen) in 3D zu drucken, hat in den letzten Jahren an Popularität gewonnen. Bei dieser neuesten Errungenschaft waren sowohl das Team Winston (1. Platz) als auch das Team WFIRM (2. Platz) in der Lage, im Labor gezüchtetes menschliches Lebergewebe zu erzeugen, das nicht nur stark genug war, um 30 Tage im Labor zu überleben, sondern auch ähnlich wie Lebergewebe im menschlichen Körper funktionierte. Dies ist ein enormer Meilenstein im Gebiet des Bioprintings. Zukünftige Forschungen könnten das Wachstum und langfristige Überleben von dicken dreidimensionalen Geweben für therapeutische Anwendungen ermöglichen.

Jim Reuter, NASA Associate Administrator für Weltraumtechnologie, stimmt zu: „Ich kann nicht genug betonen, was für eine beeindruckende Leistung dies ist. Als die NASA diese Herausforderung im Jahr 2016 startete, waren wir nicht sicher, ob es einen Gewinner geben würde. Es wird ein außergewöhnliches Gefühl sein, wenn eines Tages von der ersten künstlichen Organtransplantation gesprochen wird und man weiß, dass diese NASA-Herausforderung eine kleine Rolle dabei gespielt haben könnte.“ Kurzfristig gesehen wird erwartet, dass dies bei pharmazeutischen Tests und der Modellierung von Krankheiten helfen wird, was – wie wir aus den vergangenen Jahren wissen – entscheidend ist.

Das Gewinnerteam kann seine Arbeit möglicherweise an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) fortsetzen.(Bildnachweis: NASA)

Die Gewinnerteams waren in der Lage, mithilfe von 3D-Drucktechnologien Gerüste herzustellen, die über ein Netzwerk von Kanälen verfügen, das die Durchblutung nachbildet. Dies ermöglichte eine ausreichende Versorgung des Gewebes mit Sauerstoff und Nährstoffen, um es für die 30-tägigen Versuche am Leben zu erhalten. Obwohl die Teams unterschiedliche 3D-gedruckte Designs und Materialien verwendeten, produzierten beide lebende Gewebe, die Zelltypen enthalten, die in menschlichen Lebern vorkommen. Das Team Winston wird mit dem nationalen US-Labor ISS zusammenarbeiten, um die Strategie für den Weltraum anzupassen. Mehr über das Projekt können Sie in der Pressemitteilung der NASA nachlesen.

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*Titelbildnachweis: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine