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Organ zum Selbstausdrucken: Mini-Herz aus dem 3-D-Drucker

Mit Hilfe einer Biotinte aus körpereigenen Stammzellen und Gewebe druckt ein israelisches Team ein kirschgroßes menschliches Herz. Schlagen kann es allerdings noch nicht.
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Das Herz aus dem Drucker

Dieses Herz, sicher verpackt in einem unterstützenden Medium, ist zwar nur so groß wie eine Kirsche, aber es folgt demselben Aufbau wie sein menschliches Vorbild. Es besteht aus Zellen, Blutgefäßen und Gewebe, doch hergestellt hat es ein 3-D-Drucker. Die Studie des Forscherteams um Tal Dvir von der Tel Aviv University, die jetzt in »Advanced Science« erschienen ist, beschreibt den ersten erfolgreichen Versuch, ein vollständiges Organ auf diese Art und Weise zu generieren. Das Herzgewebe leitet demnach Reize in Form von Kalziumströmen weiter und zieht sich rhythmisch zusammen, jedoch noch nicht im ganzen Organ gleichzeitig.

Um die »Herzkirsche« herzustellen, entnahmen die Forscher einem Menschen Gewebe aus dem Bauchfell. Das fertige Organ besteht ausschließlich aus körpereigenem Material. Dadurch würde der Körper es nach einer Transplantation nicht abstoßen. Ob ein solches Herz überhaupt funktionsfähig ist, muss aber noch gründlich – zunächst in Tierstudien – untersucht werden. Bis zu einem möglichen klinischen Einsatz bei Menschen dauert es laut Dvir »noch viele Jahre«.

Die Arbeitsgruppe druckte das Herz aus »Biotinte«, die sie aus Stammzellen herstellte. Dazu programmierten die Wissenschaftler Zellen, die sie dem Patienten entnommen hatten, zu künstlich »resetteten« Zellen um. Diese induzierten pluripotenten Stammzellen haben das Potential, zu vielen unterschiedlichen Zelltypen heranzureifen. In diesem Fall trimmten die Forscher sie durch die Zugabe von Wachstums- und Transkriptionsfaktoren darauf, zu Herz- und Gefäßzellen zu werden. Diese Zellen vermischten sie mit einem Gel, welches sie aus dem zellfreien Material der Gewebeprobe gewonnen hatten – und fertig war die Druckertinte.

Allein in Deutschland warten derzeit mehr als 10 000 Menschen auf eine Organspende. Allerdings gilt es, um die neue Technologie anzuwenden, laut den Forschern noch viele Herausforderungen zu meistern. Zum Beispiel können sie die Stammzellen bisher nicht so stark vermehren, dass das Material für ein Herz in »Erwachsenengröße« reicht.

16/2019

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 16/2019

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