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Ein Herz aus dem 3D-Drucker – wie Bio-Engineering die moderne Medizin revolutioniert

Ein Herz aus dem 3D-Drucker – wie Bio-Engineering die moderne Medizin revolutioniert

Ein Herz aus dem 3D-Drucker – wie Bio-Engineering die moderne Medizin revolutioniert

Trotz großer Fortschritte in der medizinischen Forschung und innovativer Behandlungsmöglichkeiten gehören Herz-Kreislauf-Erkrankungen weiterhin zu den häufigsten Todesursachen. Stehen in der Regel medikamentöse und interventionelle Behandlungsmethoden im Vordergrund, ist die Transplantation manchmal die letzte Chance. Aufgrund mangelnder Spenderorganen kann diese jedoch oft nicht durchgeführt werden. Eine Lösung dafür könnte aus dem Bereich des Bio-Engineerings kommen.

Bio-Engineering in der Medizin: Meilensteine einer Mischdisziplin
Unter Bio-Engineering versteht man die Anwendung von Prinzipien aus Ingenieur- und Naturwissenschaften auf Gewebe, Zellen und Moleküle. Dazu gehört eine Vielzahl unterschiedlicher Teilbereiche. Einer dieser Bereiche widmet sich den Methoden der Ingenieurskunst zur Gewinnung von Biosyntheseprodukten von Tieren oder Pflanzen (z. B. Fermentation zur Insulingewinnung). Ein anderer befasst sich mit der Entwicklung künstlicher Hilfen, wie Hörgeräten oder künstlichen Körperteilen und Organen, um verlorene Körperfunktionen wiederherzustellen. Ab dem zweiten Weltkrieg hat das Bio-Engineering zunehmend an Bedeutung gewonnen und zu zahlreichen Entdeckungen und Durchbrüchen in der Medizin geführt. Darunter Dialyse, Herzschrittmacher, zahlreiche Prothesen und die Möglichkeit der DNA-Analyse als Grundlage verschiedener genetischer Technologien.

Next-Level Bio-Engineering: Das Herz aus dem 3D-Drucker
Aktuell hat der Teilbereich des Tissue-Engineerings, der sich mit der Herstellung neuer Organe beschäftigt, einen neuen Meilenstein erreicht. Forschern aus Tel Aviv ist es im April dieses Jahres gelungen, mittels 3D Drucker zum ersten Mal ein vollständiges Herz, inkl. getrennter Herzkammern, zu erstellen. Die dazu verwendeten Zellen wurden aus dem menschlichen Fettgewebe isoliert, „resettet“ und neu „programmiert“, wodurch sie sich zu funktionellen Herzmuskel-, Gefäß- oder Bindegewebszellen entwickelten. Das so gewonnene biologische Material diente als Tintenbestandteil für den 3D-Drucker.

My heart will go on
Aktuell ist das in Tel Aviv generierte Herz bezogen auf die Größe in etwa vergleichbar mit dem Herz eines Fötus. Optisch ist es in einwandfreiem Zustand und auch in der Lage zu kontrahieren, es besitzt jedoch nicht die für eine einwandfreie Pumpfunktion benötigte Koordination. Ziel weiterer Forschungen ist es daher, das Herz entsprechend zu optimieren und über kurz oder lang erste Transplantationsversuche im Tiermodel durchzuführen. Neben einer hohen Verfügbarkeit könnten dank einer hohen Biokompatibilität des aus körpereigenem Material hergestellten Herzens auch Abstoßungsreaktionen reduziert werden. In Zukunft wäre es so möglich den Mangel an passenden Spenderorganen auszugleichen.

Autor
Dr. Stefanie Gonnissen, Junior Medical Writer

Quellen
Deutsche Herzstiftung (Hrsg.). Deutscher Herzbericht 2018 – 30. sektorenübergreifende Versorgungsanalyse zur Kardiologie, Herzchirurgie und Kinderherzmedizin in Deutschland
Noor N, Shapira A, Edri R, Gal I, Wertheim L und Dvir T. 3D Printing of Personalized Thick and Perfusable Cardiac Patches and Hearts. Advanced Science. 0:1900344