Wissenschaftler der Stanford University experimentieren mit fortschrittlichen 3D-Drucktechnologien für die Züchtung menschlicher Organe im Labor. Die Idee ist nicht neu, aber ihre Technik ist neu.
Bisher wurden die meisten im Labor gezüchteten Gewebe an Ort und Stelle gehalten und um ein temporäres Gerüst herum aufgebaut. Diese Methode funktioniert ganz gut für dünne Zellschichten, aber wenn Sie etwas dickeres brauchen – sagen wir einen Zentimeter dick – dann wird es zu einer echten Herausforderung, die Zellen an den richtigen Stellen auszusäen und sie am Leben zu erhalten.
Mark Skylar-Scott, außerordentlicher Professor für Bioingenieurwesen an der Stanford School of Engineering and Medicine, und sein Team nähern sich dem Problem aus einem anderen Blickwinkel. Mithilfe des 3D-Drucks können Wissenschaftler Schicht für Schicht dicke Gewebe mit komplexen Designs erstellen und die richtigen Zelltypen an den richtigen Stellen platzieren.
Natürlich ist der 3D-Druck mit lebenden Zellen ein völlig anderes Spiel als die Verwendung eines Haushalts-3D-Druckers mit Kunststofffilament. Es kommt nicht in Frage, Zellen einzeln zu stapeln, und selbst eine Geschwindigkeit von 1 Zellen pro Sekunde zu erzeugen, ist zu langsam, da mehrere Milliarden Zellen benötigt werden, um ein Organ zu bilden.
Stattdessen verwenden Skylar-Scott und sein Team Zellklumpen, sogenannte Organoide, die durch Einbringen modifizierter Stammzellen in eine Zentrifuge entstehen. Das resultierende pastöse Material kann verwendet werden, um viele Zellen gleichzeitig in eine Gelatine-3D-Struktur zu drucken.
Die Schaffung eines Organs ist nur ein Teil der Gleichung. Sobald die Zellen konstruiert sind, muss ihnen gesagt werden, wie sie sich verhalten sollen. Dazu werden sie so konstruiert, dass sie auf ein bestimmtes Medikament ansprechen und dann dieser Chemikalie ausgesetzt werden, die sie effektiv in den gewünschten Zelltyp umwandelt.
Bisher haben Wissenschaftler ein 2-Zoll-Rohr mit einem Durchmesser von etwa einem halben Zentimeter geschaffen, das sich ausdehnen und zusammenziehen kann, wenn Flüssigkeit durch es gepumpt wird. Es ist nicht viel im Großen und Ganzen, aber es ist eine solide Grundlage, um etwas zu bauen, das in den menschlichen Körper implantiert werden kann.
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