3-D-Druck : Mit einem Farbstoff zu Blutgefäßen und Lungengewebe

Organe aus dem Gewebedrucker sind von der Anwendung noch weit entfernt, auch weil dabei giftige Stoffe zum Einsatz kommen. Jetzt gibt es verträglichen Ersatz.

Ein Modell eines lungenähnlichen Luftsacks mit Atemwegen und Blutgefäßen haben Biotechnologen Rice University in Houston, Texas, mit einem neuen 3D-Druck-Verfahren hergestellt.
Ein Modell eines lungenähnlichen Luftsacks mit Atemwegen und Blutgefäßen haben Biotechnologen Rice University in Houston, Texas,...Foto: Foto: Jordan Miller/Rice University/dpa

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.

Farbstoff im Hydrogel, dem "Kitt" zwischen den Zellen

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.

Künstliches Gewebe überlebt in Mäusen

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.

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. Ein Problem bleibt aber die Menge der Zellen, die im Labor gezüchtet werden müssen, um fertige Organe drucken zu können. Das ist einer der Gründe, warum die gedruckten Organe meist kleiner als die Originale sind. Außerdem können die Gewebezüchter bislang noch kein vollständiges Blutgefäßsystem in die Organe eindrucken, um die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung aller Zellen zu gewährleisten.

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. Stefan Parsch (dpa)

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