3D-Druck: Forscher drucken mit embryonalen Stammzellen

Forscher aus Schottland haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie aus embryonalen Stammzellen dreidimensionales menschliches Gewebe herstellen können. Das soll zunächst für Arzneitests dienen - in Zukunft könnten aber Organe auf diese Weise gedruckt werden.

Artikel veröffentlicht am 6. Februar 2013, 16:35 Uhr, Werner Pluta

Spheroide mit Stammzellen: ein Tröpfchen Biotinte mit Zellen und eines ohne Zellen (Bild: Heriot-Watt University)

Ein neues Organ drucken statt eines zu transplantieren: Das ist das Ziel eines Projekts von Forschern der Heriot-Watt University und des Biotechnologieunternehmens Roslin Cellab in der schottischen Hauptstadt Edinburgh. Sie haben ein 3D-Druck-Verfahren entwickelt, das mit embryonalen Stammzellen arbeitet.

Der Drucker erzeugt kleine Tröpfchen, sogenannte Spheroide, aus einer Biotinte auf einer Oberfläche. Das geschieht in zwei Schritten: Zuerst wird ein kleines Tröpfchen aus Biotinte gesetzt, in dem sich eine bestimmte Anzahl von Stammzellen befindet - es können fünf oder weniger sein. Das wird dann mit einem zweiten Tröpfchen Biotinte überlagert, in dem keine Zellen sind. In diesem Spheroid bilden die Zellen dann dreidimensionale Strukturen. Deren Größe hängt von der Größe und Form des Spheroids ab.

Drucken mit empfindlichen Zellen

Es sei ihnen gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, das kontrollierbar sei und bei dem die empfindlichen Stammzellen nicht geschädigt werden, schreiben die Wissenschaftler um Wenmiao Shu in der Fachzeitschrift Biofabrication. Nach ihren Angaben ist es das erste 3D-Druck-Verfahren, das mit den empfindlichen embryonalen Stammzellen arbeitet.

Früher entwickelte 3D-Druck-Verfahren verwenden Stammzellen aus der Haut oder dem Knochenmark. Die sind zwar robuster, aber es lässt sich weniger mit ihnen anfangen als mit den embryonalen Stammzellen, aus denen Gewebetyp werden kann. Zellkulturen, die mit herkömmlichen Verfahren gezüchtet werden, sind nur zweidimensional.

Testgewebe

Mit dem Verfahren kann menschliches Gewebe hergestellt werden, an dem neue Arzneimittel oder die Toxizität von Stoffen für den Menschen getestet werden sollen. In ferner Zukunft könnten damit auch Organe gedruckt werden: Sie wollten das Verfahren so weiterentwickeln, dass es möglich sei, damit Organe herzustellen, die implantiert werden können, sagt Shu.

Organe zu drucken, habe verschiedene Vorteile, erklärt der Forscher: So mache es Organspenden überflüssig. Da das Organ aus den Zellen des jeweiligen Patienten aufgebaut werde, werde auch das Problem der Abstoßung eliminiert.