Ersatzteile für Menschen

Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

US-Wissenschaftler haben ein Organ ausgedruckt, das aus einer künstlichen Struktur und lebenden Zellen besteht. Das könnte Folgen haben.

ein Ohr liegt in einer Schale mit rosafarbener Flüssigkeit

Frisch aus dem Drucker. Foto: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine

BERLIN taz | Das künstliche Ohr sieht aus wie typisch menschliches – nur die Farbe wirkt nicht ganz echt. Im Reagenzglas gezüchtetes Gewebe ist nichts Neues, dass Wissenschaftler ein komplettes Organ mit einem 3-D-Drucker herstellen, hingegen schon.

Anthony Atala, Hyun-Wook Kang und ihr Team haben es darüberhinaus geschafft, auch eine komplexe innere Struktur zu erstellen, die mit lebendigen Zellen durchsetzt ist. Die Zellen und die Mikrostruktur sorgen dafür, dass das Ohr nicht einfach nur eine Prothese ist, sondern auch Blutgefäße und Nerven in dem künstlichen Organ ausbildet werden können. So würde aus dem 3-D-Produkt ein vollwertiger Organersatz entstehen, wie die Wissenschaftler vom Wake Forest Institute for Regenerative Medicine in North Carolina in der aktuellen Ausgabe von Nature Biotechnology berichten.

Schon in den späten 1990er Jahren wurden Gewebestrukturen bzw. Organe aus lebenden Zellen gezüchtet. Bekannt wurde die sogenannte Vacanti-Maus, auf die ein Ohr transplantiert wurde. Das Organ bestand aus Rinderknorpelzellen, die auf einer Passform wucherten. Es wuchs auf dem Mäuserücken an, ohne dass es zu Abstoßungsreaktionen kam und wurde dann – wie jeder andere Teil des Mäusekörpers – mit Blut versorgt.

Das Experiment wurde als plakativer Beweis für die Fortschritte der Transplantationsmedizin durchgeführt. Die Bilder der Maus wurden von Gegnern der Genmanipulation weltweit als abschreckendes Beispiel verwendet – obwohl die Vacanti-Maus mit Genmanipulation nicht das Geringste zu tun hat.

eine Maus ohne Fell mit einem menschlichen Ohr auf dem Rücken

Schön ist anders: die Vacanti-Maus. Foto: dpa

Ebenso wenig ist das 3-D-Drucker-Ohr ein Gentechnikprodukt. Das Neue an der Schöpfung der US-Forscher ist, dass man mit dem Drucker bislang nur winzige Teile gallertartigen Gewebematerials herstellen konnte. Die beiden begrenzenden Probleme waren die mangelnde Festigkeit der Struktur, die sie ab einer bestimmten Größe zusammenstürzen ließ und der Sauerstoffmangel im Inneren, der zum Absterben der Zellen führte.

Das Ohr wurde mit dem Integrated Tissue-Organ Printer ITOP (Integrierter Gewebeorgan Drucker) hergestellt. Durch zwei Innovationen kann ITOP Organe in beliebiger Form in Originalgröße herstellen, in denen die Zellen überleben. Am Beispiel des Ohres: Ein Gel wird mit lebenden Stammzellen und mit Knorpelzellen angereichert. Das Ganze wird dann mit einer festeren künstlichen Polymerstruktur durchwoben und so stabilisiert. In dieser Struktur bleiben winzige Kanäle offen, die die Nahrungsmittel- und Sauerstoffversorgung der Zellen sichern.

Gefäße und Ersatzgewebe

Bei Versuchen mit ITOP-generiertem Muskel-, Knorpel- und Knochengewebe, das in Mäuse und Ratten eingepflanzt wurde, zeigte sich, dass sich jeweils ein funktionierendes System mit Gefäßen und Ersatzgewebe ausbildete. Damit werden die künstlichen Kanäle in ihrer Funktion nachhaltig ersetzt und das vom Körper abbaubare Strukturpolymer wird in einem Zeitraum von maximal zwei Jahren nach und nach ersetzt.

Zurzeit beantragen die Forscher bei der US-Behörde die Genehmigung für Tests an Menschen. Aber eine tatsächliche Anwendung des Verfahrens in der Humanmedizin liege noch in weiter Ferne, so die Wissenschaftler. Vor allem die Antwort des Immunsystems müsse noch erforscht werden. Fernziel sei aber, auch komplexe innere Organ des Menschen ohne Spender vollwertig ersetzen zu können.

Die Zukunft des Verfahrens bietet aber noch ganz andere Möglichkeiten. Da man mit dem Drucker jede beliebige Form herstellen kann, könnten maßgeschneiderte Designerorgane entstehen – vom Spockohr bis zum leistungsfähigeren Herz.

 

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