In einer gemeinsamen Forschung der Technischen Universität Dänemarks (DTU) und der Autonomen Universität Madrid (UAM) wurden zur Entwicklung von flachen Gehirnorganoiden Gerüste aus dem 3D-Drucker genutzt. Die Gehirnorganoidgröße konnte durch die Gerüste signifikant erhöht werden. Nach 20 Tagen wurde auch eine selbst erzeugte Faltung verzeichnet. Die Ergebnisse der Forschung wurden in der Fachzeitschrift Biofabrication unter dem Titel „Next generation human brain models: engineered flat brain organoids featuring gyrification“ veröffentlicht.
Bestehende Mängel der Gehirnorganoide mit 3D-Druck behoben
Das Ziel der Forschungsarbeit war es, einige der bestehenden Mängel der Gehirnorganoide zu beheben. So führt beispielsweise das Fehlen einer Vaskularisierung zu Diffusionsbeschränkungen für Sauerstoff und Nährstoffe, was zu einer nekrotischen Gewebekernbildung führt. Das Problem konnte durch die Anwendung von Bioengineering-Techniken umgangen werden und wurde durch die Vaskularisierung der Gehirnorganoide gelöst.
Hohes Potenzial zur Schaffung biologisch relevanter Systeme
Das Hauptziel dieses Forschungszweigs ist die Sicherstellung der langfristigen Lebensfähigkeit solcher Modelle, indem die Bildung von nekrotischem Gewebe vermieden wird. Die Forscher konnten durch den 3D-Druck von Gerüsten die Formbeschränkungen vorheriger Modelle überwinden.
Das Ergebnis der Forschung: Reproduzierbare Fertigung spezifischer 3D-gedruckter Gerüste mit hoher architektonischer Designvielfalt, Präzision und Komplexität. Durch die im 3D-Druckverfahren hergestellten Gerüste können die Gewebedichte, Gewebedicke sowie die Größe der Gehirnorganoide präzise eingestellt werden. Am Ende zeigte das Modell eine konsistente neuroepitheliale Faltungsbildung auf.
Wichtiger Schritt zur Rekapitulation des menschlichen Gehirns
Gehirnorganoide sind zwar nicht in der Lage, die genaue menschliche Gehirnanatomie zu reproduzieren, stellen jedoch einen wichtigen Schritt bei der Rekapitulation des menschlichen Gehirns dar. Diese Organoide sind gewebeäquivalente Modelle, die bei dem Verständnis des Krankheitsverlaufs und der Erforschung der Wirkstoffe auf Toxizität die Verwendung von Tiermodellen ersetzen können.
Das menschliche Gehirn ist das komplexeste Körperorgan, jedoch fehlt es noch an wissenschaftlichen Erkenntnissen über die Gehirnentwicklung und Gehirnkrankheiten aufgrund der Unzugänglichkeit dieses Organs. Die Studien an Tieren sind ethisch begrenzt und sollten minimiert werden, weshalb die Forscher in der Anwendung vom 3D-Druck eine große Chance sehen. Weitere 3D-Druck-Projekt zu diesem Themenumfeld erfahren Sie auf unserer Themenseite „3D-Druck in der Neurologie“ sowie regelmäßig neu im 3D-grenzenlos Magazin-Newsletter (jetzt abonnieren).
