Israelische Forscher treiben den Fortschritt im Bereich des 3D-Bioprintings für Organtransplantationen voran

Forscher im Labor des Rambam Medical Center in der nordisraelischen Stadt Haifa wollen durch ihre Forschung im Bereich des 3D-Bioprintings herkömmliche Transplantationen revolutionieren. Das Labor druckt bereits lebendes Lungengewebe aus menschlichen Zellen – eine Entwicklung, die tiefgreifende Auswirkungen auf die Gesundheitsversorgung der Zukunft haben könnte.

„Es ist erstaunlich. Haut ist bereits Schnee von gestern. Die Lunge ist das Neue“, erklärte Dr. Arbel Artzy-Schnirman, die die Forschung leitet und das Zentrum für medizinische Anwendungstechnologien am Rambam leitet.

„Ich liebe Lungen. Das müssen Sie sich ansehen“, sagte sie begeistert. „Gerade jetzt haben wir in unserem Inkubator ein kleines Gefäß mit funktionstüchtigem Lungengewebe. Es gibt Zellen, die Schleim absondern, und Zellen mit haarähnlichen Strukturen, die Schmutz und Bakterien aus der Luft filtern, genau wie in einer menschlichen Lunge.“

Trotz wissenschaftlicher Fortschritte merkte die leitende Forscherin an, dass noch viel Arbeit vor uns liegt, bevor es möglich ist, eine gesamte menschliche Lunge herzustellen.

„Die Oberfläche einer vollständigen menschlichen Lunge hat die Größe eines Tennisplatzes. Meines Wissens gibt es derzeit keine Technologie, die eine gesamte Lunge herstellen kann“, schätzte Dr. Artzy-Schnirman ein.

Ihr Forschungsteam hat sich zum Ziel gesetzt, neue Medikamente vor klinischen Studien an gedrucktem menschlichem Gewebe zu testen.

„Gewebe zu drucken bedeutet, zu verstehen, wie ein Gewebe aussieht, wie es aufgebaut ist, welche Zellen es enthält und welche Eigenschaften es hat“, erklärte Artzy-Schnirman. „Darauf aufbauend erstellen wir im Labor eine geometrische Struktur, die das ursprüngliche Gewebe sowohl in Form als auch in der zellulären Zusammensetzung originalgetreu nachbildet.“

Die bahnbrechende Forschung im Bereich des Bioprintings zielt darauf ab, die Funktionen von echtem menschlichem Gewebe nachzubilden.

„Wir wollen, dass sich das Gewebe wie das echte verhält, damit es verwendet werden kann und die Realität wirklich widerspiegelt.“

„Es ist nicht wie ein Drucker zu Hause, aber das Konzept ist ähnlich“, erklärte sie. „Anstatt zweidimensional zu drucken, drucken wir Schicht für Schicht, um eine dreidimensionale Struktur zu erzeugen.“

Artzy-Schnirman stellte die Forschung in den Kontext der Komplexität des menschlichen Körpergewebes.

„Im menschlichen Körper besteht Gewebe nicht nur aus einer einzigen Zellart“, sagte sie. „Die Fähigkeit, mehrere Materialien und Zellen gleichzeitig zu drucken, ermöglicht es uns, diese Komplexität nachzubilden.“

Die Forschung im Bereich des 3D-Bioprintings könnte möglicherweise den derzeitigen gravierenden Mangel an verfügbaren Transplantationsorganen beheben, der viele Patienten dazu zwingt, jahrelang auf eine Operation zu warten. Sie könnte auch personalisierte Organe für die Empfänger entwerfen.

„Das wäre außergewöhnlich“, prognostizierte Artzy-Schnirman. „Wir könnten auch Teile von Organen ersetzen. Nach einem Herzinfarkt könnte beispielsweise beschädigtes Gewebe durch den Druck von neuem Gewebe wiederhergestellt werden. Das Gleiche gilt für Verbrennungen, Hautverletzungen und sogar lange Knochen.“

Israel könnte aufgrund der großen Zahl kriegsbedingter Verwundeter, die in den letzten Jahren in israelischen Krankenhäusern behandelt wurden, potenziell zu einem 3D-Bioprinting-Labor für die Welt werden.

„Es besteht ein echter Bedarf“, räumte sie ein. „In der Medizin muss man oft Kompromisse eingehen. Der Gewebedruck könnte die Tür zu viel besseren Lösungen öffnen.“ Während sie hinsichtlich der Zukunft vorsichtig optimistisch ist, räumte Artzy-Schnirman ein, dass die Nachbildung von Blutgefäßen innerhalb des gedruckten Gewebes nach wie vor eine große Herausforderung darstellt.

„Dies ist eine Herausforderung, die noch nicht vollständig gelöst ist“, erklärte Artzy-Schnirman. „Aber wir finden Lösungen, die sich weiter verbessern werden.“

„Wir können gesundes Hautgewebe drucken und Zellen aus einer Patientenläsion einbringen“, erklärte sie. „So können wir die Entwicklung im Labor beobachten, Veränderungen verfolgen und Reaktionen auf verschiedene Behandlungen testen.“

Das israelische Rambam Medical Center, eine international angesehene Forschungseinrichtung, berichtete in einer Studie vom Februar, dass die tiefe Hirnstimulation möglicherweise Schizophrenie bei Patienten lindern könnte.