Wie ein 3D-Drucker eine Lunge mit Blutgefäßen herstellt

Es ist ein weiterer Schritt auf dem Weg zur Herstellung künstlicher Organe: Amerikanische Biotechnologen haben mit einem neuen 3D-Druck-Verfahren weiche Blutgefäße und Luftwege wie in einer Lunge hergestellt. Sie konnten zeigen, dass die in sogenanntem Hydrogel gefertigten Strukturen in der Lage sind, Blut mit Sauerstoff anzureichern, wie die Gruppe um Jordan Miller von der Rice University in Houston in der Fachzeitschrift Science schreibt.

Eine wichtige Rolle bei dem neuen Ansatz spielt der künstliche Farbstoff Tartrazin (E 102). Er ist für das 3D-Druck-Verfahren wichtig, für den Menschen aber ungefährlich. Vergleichbare bislang beim 3D-Druck genutzte Substanzen sind hingegen als krebserregend und erbgutschädigend bekannt.

Um zu zeigen, dass ihr Ansatz funktioniert, versuchten sich Miller und sein Team an einer Art künstlichem Lungennachbau aus Luftwegen und Blutgefäßen. Sie wollten testen, ob Sauerstoff aus einem lungenähnlichen Luftsäckchen ins Blutsystem übertreten kann.

Die Biotechnologen leiteten sauerstoffarme rote Blutkörperchen in das Blutgefäßsystem rund um das Luftsäckchen. Beim Verlassen des Gefäßsystems waren die Blutkörperchen mit Sauerstoff gesättigt. Als Ersatz für Atemluft verwendeten die Forscher reinen Sauerstoff, der in das Luftsäckchen gepumpt wurde. Die Forscher zeigten außerdem, dass ihr Verfahren prinzipiell auch in Kombination mit lebenden Körperzellen verwendet werden kann. Sie stellten künstliches Gewebe her und brachten darauf echte Leberzellen an. Anschließend pflanzen sie es Mäusen ein und konnten zeigen, dass die Zellen die Implantierung überlebten.

Vielversprechend

Gedruckte Organe gelten auch deshalb als vielversprechend, weil sie zwei Probleme in der Transplantationsmedizin lösen könnten: Zum einen gibt es viel zu wenige Spenderorgane. Zum anderen müssen die Patienten auch nach erfolgreicher Transplantation häufig ihr Leben lang Medikamente nehmen, die eine Abstoßungsreaktion des Körpers verhindern. Bei biotechnologisch hergestellten Organen können hingegen Körperzellen des Patienten verwendet werden. Körpereigene Zellen werden in der Regel nicht abgestoßen.

Für Aufsehen hatte Mitte April das Ergebnis einer israelischen Forschergruppe gesorgt: Sie hatte mit einem speziellen 3D-Verfahren ein Herz aus menschlichen Zellen gedruckt. Zwar hat es nur die Größe eines Hasenherzens und die Zellen können sich nicht synchron zusammenziehen. Doch es enthält Kammern, Gewebe und Blutgefäße wie ein natürlich gewachsenes Herz.