Die Nephropathologie des Uniklinikums Erlangen forscht an dem 3-D-Druck von menschlichem Herzgewebe und wird dabei von der Deutschen Herzstiftung mit einer Förderung unterstützt.
Der 3-D-Druck von lebendem, menschlichem Herzgewebe ist ein innovativer Ansatz in der kardiovaskulären Forschung, der künftig die Behandlungsmöglichkeiten für Patientinnen und Patienten mit Herzkrankheiten revolutionär verbessern kann, so das Universitätsklinikum Erlangen in einer Pressemitteilung.
Durch den Einsatz der 3-D-Drucktechnologie hat ein interdisziplinäres Forschungsteam um Prof. Dr. Felix B. Engel, Arbeitsgruppenleiter für experimentelle Herz- und Kreislaufforschung der Nephropathologischen Abteilung (Leiterin: Prof. Dr. Kerstin Amann) des Uniklinikums Erlangen, bereits funktionales Herzgewebe erzeugt. Um die Forschung weiter voranzutreiben und den 3-D-Druck in Zukunft tatsächlich in der regenerativen Medizin einsetzen zu können, erhielten Prof. Engel und sein Team jetzt eine Förderung in Höhe von 445.000 Euro von der Deutschen Herzstiftung e. V., die aus einem Nachlass stammt.
„Wir sind der Deutschen Herzstiftung und vor allem auch den Spendenden Gisela und Herbert Fälschle sehr dankbar für die großzügige finanzielle Unterstützung“, sagte Prof. Engel bei der Scheckübergabe. „Dadurch erhalten wir die Möglichkeit, unsere Forschungsarbeiten im Bereich des 3-D-Drucks von Herzgewebe erheblich zu intensivieren und schneller Fortschritte zu erzielen.“ Die Deutsche Herzstiftung widmet sich der Förderung von Forschungsprojekten im Bereich der Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Geschäftsführer Martin Vestweber: „Wir sind stolz darauf, Projekte wie den 3-D-Herzdruck unterstützen zu können, die einen echten Unterschied im Leben von Patientinnen und Patienten machen können.“ Die Fördersumme von 445.000 Euro stammt aus dem Nachlass der Eheleute Gisela und Herbert Fälschle, die beide am Uniklinikum Erlangen in Behandlung waren und nun posthum ihre Dankbarkeit zum Ausdruck bringen möchten, verdeutlichte ihr Neffe Stefan Winderlich, der den Nachlass verwaltet.
Dringend benötigte Alternativen zur Organspende
Die Wartelisten für eine Organtransplantation übertreffen die Anzahl der tatsächlich gespendeten Organe um ein Vielfaches. Angesichts dieses Missverhältnisses verfolgen Medizinerinnen und Mediziner seit Jahrzehnten die Idee, individuell angepasste menschliche Organe wie Niere, Leber und Herz künstlich herzustellen. Diese Vision nimmt dank wegweisender Fortschritte in der Zellproduktion, der Stammzellforschung und dem Bioprinting nun immer mehr Gestalt an. „Bioprinting ist ein 3-D-Druckverfahren, bei dem wir Biotinte einsetzen, um menschliches Gewebe zu erzeugen“, erklärt Prof. Engel.
„Das direkte Drucken lebender Zellen hatte sich anfangs als sehr schwierig erwiesen, beispielsweise weil die Biotinte sehr flüssig ist. Inzwischen haben wir eine Methode entwickelt, bei dem der Druck in ein spezielles Stützbad erfolgt.“ Das aus Mikropartikeln bestehende Stützbad hält die Form der gedruckten Tinte, bevor diese mit der Zeit von selbst aushärtet. Anschließend wird das gedruckte Gewebe extrahiert und in einem 37 Grad warmen Inkubator über mehrere Tage kultiviert. Durch das Stützbad ist keine Form nötig, in die die Biotinte gegossen werden muss. Vielmehr lässt sich der Druck Schicht für Schicht aufbauen, wodurch die Forschenden freier in ihrer Arbeit sind.
Zellen können eigenständig schlagen
Die Ausgangsbasis für die Biotinte bilden Stammzellen. Aus diesen werden Herzmuskelzellen differenziert und anschließend mit einer Mischung aus Kollagen und Hyaluronsäure zusammengeführt. Der damit beladene Spezialdrucker schafft es, innerhalb weniger Minuten z. B. Herzmuskelringe zu produzieren. Auch größere Strukturen wie Ventrikel, also Herzkammern, hat das Forschungsteam nach dem in Erlangen entwickelten Verfahren bereits gedruckt. Die erzeugten Herzmuskelzellen können sogar eigenständig und regelmäßig schlagen, ohne eine Blutversorgung oder Nervenreize zu benötigen. Die Kontraktionen halten über mehrere Monate an und können gegen einen passiven Widerstand arbeiten.
