Wir haben es mit einem Experten zu tun, welche Perspektiven sich für die Menschheit durch 3D-Zelldrucktechnologien eröffnen.
Zum ersten Mal ist es israelischen Wissenschaftlern gelungen, mit einem 3D-Drucker ein Herz aus menschlichem Gewebe zu drucken. Biologen der Universität Tel Aviv nahmen einem Patienten Fettzellen ab, wandelten sie in Stammzellen um und druckten ein Organ mit allen Ventrikeln, Kammern und Gefäßen. Sie werden es keiner Person transplantieren. Erstens wird der Flammenmotor nicht in voller Größe gedruckt, sondern im Miniaturmaßstab - er hat etwa die Größe einer Kirsche. Und zweitens kann sich das Herz zusammenziehen, weiß aber nicht, wie man Blut pumpt. Das Drucken von Organen aus den eigenen Zellen des Patienten ist der goldene Traum von Transplantologen. Erstens wird die Schlange der Menschen, die auf den Tod des Spenders warten, um ihr eigenes Leben zu retten, verschwinden. Zweitens wird es keine Probleme mit der Abstoßung von Organspendern geben.
Für einen Kommentar wandten wir uns an Yousef Khesuani, Managing Partner von 3D Bioprinting Solutions. Denken Sie daran, dass die Forscher dieses russischen Labors die ersten auf der Welt waren, die die Bauchspeicheldrüse einer Labormaus druckten und transplantierten.
"Patch" auf dem Herzen
Yusef Djordjevic, helfen Sie bei der Beurteilung des Ausmaßes der Veranstaltung: Ist es wirklich ein wissenschaftlicher Durchbruch?
- Dies ist ein gutes, würdiges Experiment. Israelische Kollegen verwendeten Gel-auf-Gel-Drucktechnologie. Das heißt, sie druckten nicht in eine Petrischale, sondern in einen speziellen Behälter, der ein bestimmtes Gel enthielt. Dies ist ein sehr interessanter Ansatz zur Schaffung eines komplexen Organs. Wie Sie sich vorstellen können, definiert Form jedoch nicht immer die Funktion. Unter dem Gesichtspunkt der Funktionsfähigkeit des Organs stellen sich viele Fragen, die nur beantwortet werden können, wenn solche technischen Strukturen auf Tiere übertragen werden. Und noch etwas, die Medien bemerken dies nicht, aber der Artikel befasst sich mit dem Drucken von "Patches" auf das Herz.
Zum ersten Mal ist es israelischen Wissenschaftlern gelungen, mit einem 3D-Drucker ein Herz aus menschlichem Gewebe zu drucken. Foto: REUTERS.
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Was ist das?
- Nehmen wir an, es gibt einen beschädigten Bereich des Herzgewebes, der ersetzt werden muss. Bei der Patching-Technologie wird davon ausgegangen, dass die gesamte Orgel nicht erneut gedruckt werden muss. Der betroffene Bereich wird entfernt und an seiner Stelle ein gedruckter Patch angebracht, der zur Wiederherstellung der Funktion erforderlich ist. Das heißt, wir können bereits über die praktische Anwendung dieser Arbeit sprechen.
Der Weg von der Maus zum Menschen
Aber Sie haben bereits 2015 die Schilddrüse einer Maus gedruckt und transplantiert. Und von außen schien der Anbau menschlicher Organe nur einen Steinwurf entfernt zu sein. Wie lange wird es dauern, um von Mäusen zu Menschen zu gelangen?
- Wir haben die menschliche Schilddrüse aus genau einem Grund noch nicht gedruckt: weil wir kein ausreichendes Zellmaterial haben. Was ich meine? In den Experimenten an Mäusen verwendeten wir embryonale Zellen. Natürlich können und wollen wir Embryonen nicht für Menschen verwenden. Und wenn die Zellen der Schilddrüse von einem erwachsenen Patienten isoliert werden, wachsen sie sehr schlecht - wir erhalten eine Zunahme von 5 bis 7 Prozent. Das ist absolut nicht genug! Wenn wir jedoch über einige Zeithorizonte sprechen, erwarten wir, dass die ersten Bioprinter zum Drucken von Organen in Kliniken im Jahr 2030 erscheinen werden. Und bis jetzt bewegen wir uns nach diesem Zeitplan. Aber wir müssen einen Vorbehalt machen, während wir über so flache Organe wie Haut und Knorpel sprechen.
„Letztes Jahr haben Sie an Bord der Internationalen Raumstation mit Bioprinting experimentiert. Zufrieden mit den Ergebnissen?
- Die fehlende Schwerkraft ermöglicht es uns, komplexere geometrische Designs zu erstellen. Wir sind mit den Ergebnissen zufrieden und wollen dieses Jahr weitere Experimente an Bord der ISS durchführen.
Heilmittel gegen kosmischen Skorbut
Können Sie etwas über die „leckerste“Forschung erzählen?
- Zunächst möchten wir Experimente zum Drucken von menschlichem Knorpelgewebe und Maus-Schilddrüse in Schwerelosigkeit auf unserem Bioprinter wiederholen. Zweitens diskutieren wir gemeinsame Experimente mit amerikanischen und israelischen Startups, um künstliches Fleisch im Weltraum herzustellen. Sie werden uns Muskelzellen schicken und wir werden dreidimensionale Konstrukte daraus zusammensetzen. Bei Raumflügen über große Entfernungen überleben Astronauten nicht nur mit Konserven! Darüber hinaus werden wir an der Schaffung dreidimensionaler Strukturen aus Bakterien arbeiten, da eine Reihe wissenschaftlicher Arbeiten gezeigt haben, dass Bakterien unter Schwerelosigkeitsbedingungen aktiv Biofilme bilden und in relativ kurzer Zeit gegen Antibiotika resistent werden.
Wofür ist diese Forschung?
- Die Menschheit steht kurz vor einer Ära, in der sie ihre Wiege verlässt und zu anderen Planeten geht. Bemannte Flüge zum Mars sind für die nächsten 10 Jahre Realität. Für uns ist es wichtig, das mögliche Verhalten von Bakterien während Langstreckenflügen zu modellieren, um mögliche Pathologien vorherzusagen. Ein eindrucksvolles Beispiel: Die Menschheit wusste nichts über die Existenz einer solchen Krankheit wie Skorbut, bis lange Seereisen im Zeitalter großer geografischer Entdeckungen begannen. Es besteht die Möglichkeit, dass die Besatzungen bei Raumflügen über große Entfernungen auch auf neue Pathologien und Krankheiten stoßen.
Die erste Person, die transplantiert wird, ist kein gedrucktes Herz, sondern eine Schilddrüse
Es gibt viele Labors auf der Welt, die sich mit Bioprinting beschäftigen. Wer ist dem Ergebnis näher? Und wo sind wir in diesem Rennen?
- Es ist unmöglich, alle Arten von Organen zu drucken, kein Labor auf der Welt tut dies. Es ist klar, dass diejenigen, die sich mit flachen Organen befassen, klinischen Studien am nächsten kommen, ich meine die Haut und den Knorpel. Wir arbeiten nicht mit Hautzellen, wir führen solche Experimente mit Knorpelzellen durch, aber die führenden Labors in diesen Bereichen befinden sich in Japan und den USA. In Bezug auf die Wiederherstellung der Funktion auf der Ebene der Organismen sind wir unseren Kollegen voraus. Hier können Sie unsere Experimente mit der Schilddrüse sowie neue magnetisch-akustische Technologien zitieren.
Haben Sie ein Verständnis dafür, welches der Organe als erstes gezüchtet und auf den Menschen transplantiert wird?
- Meiner Meinung nach wird es nicht das Herz sein, sondern einige der Organe des endokrinen Systems - die Schilddrüse oder die Bauchspeicheldrüse. Das heißt, jene Organe, die Hormone produzieren. Erstens, weil eine große Menge an Forschung an ihnen durchgeführt wird, um adäquates Zellmaterial zu erhalten - dies ist einer der wichtigen Aspekte. Und zweitens haben diese Organe eine ziemlich einfache interne Organisation - es gibt kein komplexes System von Ausscheidungskanälen. Hoffentlich können wir die ersten auf der Welt sein, die ein menschliches Organ drucken und transplantieren.
YAROSLAV KOROBATOV
