3D-Drucker soll Ersatzteile für Menschen produzieren

Das US-Unternehmen Organovo hat vor kurzem mit der „weltweit ersten gedruckten Leber“ für Schlagzeilen gesorgt. Dabei handelt es sich allerdings noch nicht um ein vollständiges Organ. „Derzeit können wir kleine Stücke von funktionsfähigem, menschlichem Gewebe drucken“, sagt Michael Renard, Vizepräsident bei Organovo, gegenüber der futurezone. Vollständige Organe sind das nächste große Ziel für das Biotechnologie-Unternehmen.

Der Prozess funktioniert ähnlich wie bei einem Tintenstrahl-Drucker, nur dass menschliche Zellen als Material dienen. Die Geräte hat Organovo selbst entwickelt. Diese werden entweder aus Gewebeproben oder aus Stammzellen gewonnen und Schicht für Schicht zu dreidimensionalen Strukturen zusammengesetzt. Als Trägermaterial kommt teilweise ein Kunststoff-Gel auf Wasserbasis zum Einsatz, das später wieder entfernt wird.

Herzen, Knochen und Lungen

Das Verfahren ist vielfältig einsetzbar und nicht auf einen Zelltyp beschränkt. „Wir haben schon verschiedenste Gewebe gedruckt, etwa Lunge, Muskel, Blutgefäße, Nerven, Herz oder Knochen“, erklärt Renard. Die Ergebnisse des Prozesses können derzeit zwar noch nicht verpflanzt werden, erfüllen aber andere medizinische Aufgaben. Forscher können die Gewebestücke gefahrlos mit Krankheiten infizieren, um deren Verlauf zu studieren. Auch für Medikamententests eignet sich das gedruckte biologische Material besser als herkömmliche Zellkulturen, da es echten Organen weit näher kommt.

Die Leberstücke, mit denen Organovo für Aufsehen gesorgt hat, bestehen aus drei verschiedenen Zelltypen. Das Gewebe blieb nach der Fertigstellung für 135 Stunden lang stabil und hat in dieser Zeit Leber-typische Stoffwechselprodukte wie Albumin und Cholesterin produziert. Der Druck delbst dauert bei den kleinen Strukturen, die derzeit möglich sind, lediglich einige Stunden. Danach muss das Ergebnis aber für einige Tage bis Wochen in einer Nährlösung lagern, wo es zusammenwächst und seine endgültige Gestalt annimmt.

Weitere Pläne

Für Organovo besteht der nächste Schritt darin, Gewebestücke zu drucken, die bei Operationen - etwa am Herzen - tatsächlich verpflanzt werden können. Dieser Schritt könnte in den nächsten zehn Jahren gelingen, vorher sind aber noch technische Probleme zu lösen und Zulassungsverfahren zu absolvieren. Vollständige Organe sollen frühestens in 20 Jahren herstellbar sein. Vor allem der komplexe Aufbau stellt die Forscher noch vor enorme Herausforderungen.

So muss beispielsweise das komplette Versorgungsnetz aus Blutgefäßen mitgedruckt werden, um Nieren, Herzen oder Lebern aus der Maschine dauerhaft am Leben erhalten zu können. Bei einem Erfolg könnten Wartelisten für Spenderorgane überflüssig werden. Zudem werden die Gewebe aus dem Drucker aus Körpereigenen Zellen gewonnen, wodurch auch Abstoßungsreaktionen und immununterdrückende Medikamente kein Thema mehr wären. Organovo ist jedenfalls zuversichtlich: „Wir werden unsere Technologie weiter verbessern, damit sie immer komplexere Strukturen ermöglicht“, sagt Renard.