Ärzte Zeitung online, 20.05.2011

Forscher "drucken" künstliches Gewebe

HANNOVER (eb). Forscher in Hannover sind dem Ziel, Ersatzgewebe etwa für Herz und Haut zwei Schritte näher gekommen. Sie entwickelten eine neue Technik, mit der nun erstmals humane induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) in großer Menge hergestellt werden können.

Die iPS-Zellen können sich, ähnlich wie embryonale Stammzellen zu jeder der etwa 200 Zelltypen eines Organismus entwickeln, sind ethisch aber unbedenklich. "Wir können mit dieser Technik viele Millionen Zellen in einem Ansatz herstellen.

Damit sind erstmals die Voraussetzungen geschaffen, in größerem Umfang biologisch funktionales menschliches Gewebe wie Haut oder Herzmuskel im Labor zu züchten", wird Professor Ulrich Martin von der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) in einer Mitteilung der MHH zitiert. Die Forscher veröffentlichten das Verfahren in "Nature Protocols" (2011; 6: 689).

Eine MHH-Arbeitsgruppe um Professor Peter Vogt konnte darüber hinaus gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Professor Boris Chichkov vom Laser Zentrum Hannover e. V. (LZH), erstmals durch Lasertechnologie unterschiedliche Zellen in einen Zellverband "drucken".

"Die beiden Techniken bieten ganz neue Optionen auf dem Feld der Gewebezüchtung. Nun ist die Produktion von Gewebeersatz für die medizinische Anwendung erstmals in greifbare Nähe gerückt", so Professor Axel Haverich, Sprecher des Transregio 37. Die Wissenschaftler arbeiten im Forschungsverbund des Transregio 37 "Mikro- und Nanosysteme in der Medizin - Rekonstruktion biologischer Funktionen" zusammen.

Für die Gewebezüchtung im Labor benötigen Wissenschaftler möglichst viele Zellen - allein ein Quadratzentimeter Haut besteht aus mehreren Millionen. Bisher hat man pluripotente Zellen in Petrischalen gezüchtet. Dabei setzen sich die Zellen am Boden ab und bilden einen flachen Zellrasen.

Bei dem neuen Verfahren schweben die Zellen in einer Suspension. Sie müssen weder vorbehandelt werden, noch ist die Zugabe von speziellen Bindemitteln nötig. Innerhalb von 4 bis 7 Tagen können die Wissenschaftler so die sechsfache Menge herstellen. Die Zellen behalten dabei ihre Fähigkeit, sich zu jeder beliebigen Körperzelle entwickeln zu können.

Ein großes Hindernis bei der Gewebezüchtung ist die komplexe Zusammensetzung der verschiedenen Gewebeverbände. Je nach Funktion des Gewebetyps sind unterschiedliche Zellen in dreidimensionalen Strukturen angeordnet.

Die Forscher des Teilprojekts "Laserinduzierter Vorwärtstransfer" (Laser Induced Forward Transfer, LIFT) im Verbund Transregio 37 stellten gewebsspezifische Strukturen nach genauen Vorgaben her. Schicht für Schicht "druckten" sie erstmals mit dem Laser Haut- und Bindegewebszellen übereinander.

Das Ergebnis: Den Wissenschaftlern gelang es, die Zellen in zwei- und dreidimensionalen Mustern anzuordnen. Die Zellen überlebten den Transfer, blieben völlig intakt und funktionsfähig. Auch ihr charakteristisches Erscheinungsbild und das Differenzierungsverhalten blieben unbeeinträchtigt (Tissue Eng Part C Methods. 2010; 16 (5): 847).

"Das Drucken von Zellen mit der LIFT ist ein vielversprechendes Werkzeug, um in Zukunft im Labor dreidimensionalen Gewebeersatz erzeugen zu können", sagt Chichkov.

Innovativer Gewebeersatz, etwa aus körpereigenen iPS-Zellen, wird dringend benötigt. "In Zukunft könnten wir vielleicht Zellen eines verwundeten Patienten zunächst in iPS-Zellen umprogrammieren, vervielfältigen und anschließend mit der LIFT-Methode in einen Gewebeverband "drucken"", wird Vogt in der Mitteilung zitiert.

Auf diese Weise sollen in Zukunft größere Hautstücke zur Transplantation bei Verbrennung hergestellt werden. Bevor es aber so weit ist, müssen zunächst mögliche Risiken wie die Abstoßung des neu erzeugten Gewebes im Tierexperiment geprüft werden.

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