Was bedeutet das für eine zukünftige Spende? Können wir das perfekte Herz für die Transplantation "drucken"?
Das Konzept des "Druckens" von Organen, das bis vor kurzem nur in Science-Fiction-Filmen zu sehen war, entstand aus zwei parallelen wissenschaftlichen Durchbrüchen. Der erste sind 3D-Drucker, die vor etwa zehn Jahren als Wunder der Technik entstanden sind und seit kurzem in der angewandten Wissenschaft als wirtschaftlich erschwingliches Gerät eingesetzt werden, das in vielen technologischen Bereichen eingesetzt werden kann.
Der zweite Bereich der beschleunigten Entwicklung ist die Molekularbiologie und Gentechnik, mit deren Hilfe Forscher natürliche biologische Prozesse untersuchen und auf zellulärer und nuklearer Ebene stören können.
Das von Forschern der Universität Tel Aviv vorgestellte Modell des gedruckten menschlichen Herzens hat weltweit Aufmerksamkeit erregt. Hier kreuzten sich zwei Entwicklungsachsen. Die Studie zerstreut viele Zweifel an der Möglichkeit, in Zukunft menschliche Organe zu drucken. Um dies zu glauben, müssen Sie mehrmals sagen: Wissenschaftler haben aus menschlichen Zellen ein menschliches Herz geschaffen (Stolz wird auch durch die Tatsache verursacht, dass es sich um israelische Wissenschaftler handelt).
Ein neues Kapitel hat in vielerlei Hinsicht begonnen, aber dies ist nur der Anfang. Es sind viele Hindernisse zu überwinden, bevor nicht versiegelte Organe aus eigenen Zellen in Menschen transplantiert werden. Die Studie zeigt aber auch, wie unerwartete Durchbrüche auftreten können. Professor Tal Dvir, der die Studie leitete, sagt, dass noch ein langer Weg vor uns liegt, aber die Errungenschaft eröffnet neue Horizonte. Dies ist der Beginn einer Reise, auf der Forscher verstehen, was als nächstes passieren muss, damit Menschen funktionierende 3D-Organe erhalten.
Haaretz: Die Bilder des Druckprozesses sind erstaunlich. Aber wie ist der Zustand dieser Transparenz des Herzens und wie nah sind wir daran zu sehen, wie es passieren wird?
Während der Druckphase werden die Herzen in einen Bioreaktor gegeben - eine Art Behälter, der mit Nährstoffen für Zellen (Wachstumsmedium) gefüllt ist -, der verfolgen kann, was passiert, und optimale Bedingungen für die "Reifung" der Herzen schafft, um ein einziges schlagendes Organ zu bilden. „Ein Prozess des Versuchs und Irrtums erwartet uns. Wir wollen sehen, ob alle Teile zusammenpassen, damit das Herz beim Pulsieren richtig funktioniert. Wir erwarten keinen momentanen Erfolg. Aber es wird passieren “, sagt Dvir.
Was passiert, nachdem das Herz gereift ist und normal zu funktionieren beginnt? Wissenschaftler hoffen, das erste gedruckte Herz innerhalb eines Jahres in ein Tier - ein Kaninchen oder eine Ratte - transplantieren zu können, aber was ist mit Menschen?
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- Für Forscher ist es immer noch schwierig, einen Zeitrahmen festzulegen. Im Allgemeinen sollen sie sicherstellen, dass innerhalb von zehn Jahren die erforderlichen Drucker in Krankenhäusern erscheinen, um dreidimensionales menschliches Gewebe oder so komplexe Organe wie das Herz zu erzeugen.
Wie wichtig ist diese Leistung im Bereich des Drucks menschlicher Organe?
- Sehr groß. Die Verbindung zwischen 3D-Druck und Biologie und dem Druck menschlicher Organe ist relativ neu. In diesem Zusammenhang werden Drucker verwendet, um Knochenimplantate wie einen Titanfemur herzustellen. Gewebe aus ganz oder halb natürlichen Materialien wie Knochenmark („passives“Gewebe) oder Blutgefäßen. Jetzt war es erstmals möglich, ein echtes menschliches Organ mit einer Vielzahl biologischer Eigenschaften zu drucken.
Was sind die Grenzen eines solchen neuen Herzens?
- Es ist immer noch nicht perfekt, seine Funktionsfähigkeit wurde noch nicht nachgewiesen. Die Tatsache, dass es aus zwei Arten von Zellen besteht - Muskel und Blut - ist eine wichtige Leistung, aber es gibt auch andere Zellen im Herzen. Forscher sind technisch in der Lage, diese und andere Stammzellen zu erzeugen, genau wie sie es getan haben, um die Zellen zu produzieren, die wir brauchen. Dies ist, was sie als nächstes tun wollen.
Was ist die Einschränkung beim Drucken eines menschlichen Herzens der richtigen Größe, das zur Transplantation bereit ist?
- Es gibt verschiedene Einschränkungen in verschiedenen Phasen des Prozesses, aber sie arbeiten daran. Erstens wird eine große Anzahl von Zellen benötigt, um ein normal großes menschliches Herz zu schaffen. Dies erfordert Milliarden von Zellen, und es gibt eine Wissenschaft, die sich mit ihrer Reproduktion befasst. Hier kommen wir zur Bedeutung der Beschleunigung des Zellwachstums. Zweitens Drucker. Jetzt ist das Niveau der Drucker nicht schlecht, aber sie haben immer noch nicht genug Erweiterung. Dieser Bereich wird sich ebenfalls weiterentwickeln. Sobald eine solche Infrastruktur vorhanden ist, können alle erforderlichen Zellen erstellt und ein Herz gedruckt werden, das dem tatsächlichen nahe kommt.
Ist es eines Tages möglich, ein stärkeres, "verbessertes" Herz zu schaffen?
- Jetzt arbeiten wir daran, ein Herz zu drucken, das dem echten so weit wie möglich ähnelt.
Was bedeutet das im Kontext der Presse anderer Organe?
- Einerseits beweist die Fähigkeit, ein Herz zu drucken, dass dies grundsätzlich möglich ist. Genauer gesagt hat jedes Organ seine eigenen Eigenschaften. Ich bin mir nicht sicher, ob Fortschritte beim Herzdruck notwendigerweise zu einem Durchbruch bei der Schaffung von Organen wie Niere, Leber oder Bauchspeicheldrüse führen werden.
Welche anderen Anwendungen hat diese Technologie?
„Anscheinend wird die Schaffung von bedruckten Stoffen in den kommenden Jahren eine breitere Anwendung finden, was das Gesicht der Medizin verändern wird. Die Technologie kann verwendet werden, um Organe zu schaffen oder zu heilen, die vom Herzen bis zu schweren Verbrennungen reichen. Bisher haben parallel arbeitende Wissenschaftler ein Stück Herzgewebe an Schweinen getestet.
Ido Efrati
