Forscher drucken männliche Fortpflanzungszellen in 3D

Die Universität von British Columbia hat vor kurzem eine Weltpremiere erreicht. Einem Forscherteam unter der Leitung von Dr. Ryan Flannigan ist es gelungen, menschliche Hodenzellen in 3D zu drucken. Nach einigen Tagen der Reifung wären diese Zellen in der Lage gewesen, sich zu Zellen zu entwickeln, die Spermien produzieren können. Natürlich sind wir noch weit davon entfernt, funktionale und lebensfähige männliche Fortpflanzungszellen zu drucken, aber dies ist ein wichtiger Schritt für den medizinischen Sektor, der eine Lösung für Männer bieten könnte, die an Unfruchtbarkeit leiden.

Die Fortschritte in der additiven Fertigung in der Medizin werden uns immer wieder in Erstaunen versetzen, auch bei Studien zur Fruchtbarkeit. Eines der ersten Projekte war 2017, als die Northwestern University und die McCormick School of Engineering erfolgreich Eierstöcke bioprinteten und diese in sterile Mäuse implantierten, die einen gesunden Wurf zur Welt brachten. Diesmal hat sich das Bioprinting den Männern zugewandt und ermöglicht es Ärzten, die Fruchtbarkeit auf beiden Seiten zu behandeln.

Bioprinting und Reproduktionszellen: Traum oder Wirklichkeit?

Dr. Flannigan hofft, dass sich dieses Forschungsprojekt mit Formen der männlichen Unfruchtbarkeit befassen wird, die derzeit nicht behandelbar sind. Er erklärt: „Unfruchtbarkeit betrifft 15 Prozent der Paare und in mindestens der Hälfte dieser Fälle sind männliche Faktoren mitverantwortlich.“ Der erste Schritt des Projekts bestand in der Entnahme von Stammzellen von einem Patienten mit nicht-obstruktiver Azoospermie (NOA). Dabei handelt es sich um das völlige Fehlen lebensfähiger Spermien bei der Ejakulation, da die Hodenkanälchen eine verminderte Spermienproduktion aufweisen. In einigen seltenen Fällen ist es möglich, chirurgisch einzugreifen, um reproduktive Zellen zu finden, aber dieser Eingriff ist nur in der Hälfte der Fälle erfolgreich.

Nachdem die Stammzellen aus den Hoden des Patienten entnommen worden waren, druckten die UBC-Forscher sie im 3D-Druck in eine hohle röhrenförmige Struktur, die den Hodenkanälchen ähnelt, die Spermien produzieren. Dr. Flanningan erklärt: „Wir drucken diese Zellen in 3D in eine sehr spezifische Struktur, die die menschliche Anatomie nachahmt, und wir glauben, dass dies unsere beste Chance ist, die Spermienproduktion zu stimulieren. Wenn dies gelingt, könnte dies die Tür zu neuen Fruchtbarkeitsbehandlungen für Paare öffnen, die derzeit keine anderen Möglichkeiten haben.“

Dr. Flanningan, links, und seine Assistentin Meghan Robinson vor dem 3D-Biodrucker (Bild: UBC)

Zwölf Tage nach dieser Bioprinting-Phase stellten die Forscher fest, dass die Zellen überlebt hatten und einige sich zu spezialisierten Zellen entwickelt hatten, die ermutigende Anzeichen für die Fähigkeit zur funktionierenden Fortpflanzungszellen zeigten. Der nächste Schritt besteht darin, diese geprägten Zellen weiter zu entwickeln, indem man sie verschiedenen Wachstumsfaktoren und Nährstoffen aussetzt und ihre strukturelle Anordnung verfeinert, um die Interaktionen zwischen den Zellen zu verbessern und so eine bessere Spermienproduktion zu erreichen. Die 3D-gedruckten Zellen beginnen sich zu differenzieren, aber der Weg dorthin ist noch lang, aber die ersten Ergebnisse sind ermutigend.

Darüber hinaus ist das Team durch dieses Forschungsprojekt in der Lage, die Faktoren, die zu NOA beitragen, besser zu verstehen. Durch die Entnahme von Stammzellen versuchen sie, die Genexpression und die Eigenschaften jeder Fortpflanungszelle zu verstehen und so eine maßgeschneiderte Behandlung zu ermöglichen. Dr. Flanningan fasst zusammen: „Wir lernen immer mehr, dass es wahrscheinlich viele verschiedene Ursachen für Unfruchtbarkeit gibt und dass jeder Fall sehr patientenspezifisch ist. Vor diesem Hintergrund verfolgen wir einen personalisierten, präzisionsmedizinischen Ansatz – wir nehmen Zellen eines Patienten, versuchen zu verstehen, welche Anomalien bei ihm vorliegen, und drucken dann die Zellen in 3D und unterstützen sie so, dass diese ursprünglichen Mängel behoben werden.“ Weitere Informationen finden Sie HIER.

Was halten Sie von der Verwendung von Bioprinting für das Herstellen von Fortpflanzungszellen? Teilen Sie uns Ihre Meinung mit und kontaktieren Sie uns. Möchten Sie eine Zusammenfassung der wichtigsten Neuigkeiten im 3D-Druck und der additiven Fertigung direkt und bequem in Ihr Postfach? Registrieren Sie sich jetzt für unseren wöchentlichen Newsletter und folgen Sie uns auf Facebook und Twitter, um stets auf dem Laufenden zu bleiben! Außerdem sind wir auch auf XING und LinkedIN zu finden.