Gewebekultivierung im Labor: Ein Schritt in die Zukunft der Gewebezüchtung

Die Forschungsteams weltweit arbeiten seit Jahrzehnten daran, die Herstellung von Gewebe im Labor zu verbessern. Ihr Ziel ist es, aus einzelnen Zellen funktionsfähiges Gewebe zu züchten, sei es Haut, Neuronen, Herzmuskeln oder Lungenbläschen. Diese Technologie des Tissue Engineering hat eine breite Palette von Anwendungen in Bereichen wie der Transplantationsmedizin und der Medikamentenentwicklung.

Erben betont die Bedeutung der dritten Dimension im Tissue Engineering: "Jeder Zelltypus erfordert eine spezielle räumliche Proteinstruktur für seine Entwicklung. Im Labor müssen wir diese dreidimensionalen Proteinstrukturen künstlich erzeugen, und je genauer sie dem natürlichen Vorbild entsprechen, desto besser."

Am Beispiel von Lungengewebe konnte Dr. Erben zeigen, wie präzise die Proteinumgebung mithilfe eines 3D-Druckers hergestellt werden kann. Die Kultivierung von Lungenbläschen, den sogenannten Alveolen, stellt aufgrund ihrer dünnen extrazellulären Matrix eine besondere Herausforderung dar. Diese Matrix ist entscheidend für den Gasaustausch im Blutkreislauf.

Für den Druck der nur wenige Mikrometer dünnen 3D-Struktur nutzte die Maschinenbauerin die Zwei-Photonen-Stereolithographie, ein Verfahren, bei dem Proteine Schicht für Schicht an bestimmten Punkten miteinander verschweißt werden. Die Steuerbefehle für den Drucker basierten auf einer umfangreichen Analyse von echtem Lungengewebe. Erste Experimente haben bereits gezeigt, dass sich die Zellen in dieser gedruckten Umgebung gut vermehren und Eigenschaften aufweisen, die denen von natürlichem Lungengewebe ähnlich sind.

In einem weiteren Schritt ihrer Forschungsarbeit hat Dr. Erben eine dreidimensionale Proteinstruktur mit einem 80 Mikrometer dünnen Kanal gedruckt. Dieser Kanal soll in Zukunft die Versorgung der Zellen mit Sauerstoff und Nährstoffen simulieren. Dies bildet die Grundlage für die systematische Erforschung der dreidimensionalen Zellinteraktionen hinsichtlich struktureller, mechanischer und biomolekularer Reize.

Die Ergebnisse dieser innovativen Forschung haben das Potenzial, die Art und Weise, wie Gewebe im Labor gezüchtet wird, zu revolutionieren. Dies eröffnet neue Perspektiven für die Medizin und zeigt, dass die Zukunft der Gewebezüchtung vielversprechend ist.

MEDICA.de; Quelle: Hochschule München