Forscher der Medizinischen Universität Innsbruck haben mit Hilfe von Bio-3D-Druck das Modell eines Tumorgewebes entwickelt, mit dem sie dem Tumor beim Wachsen zusehen können. Das soll es ermöglichen, das Wachstum des Tumors besser zu verstehen. Außerdem könnte die zum Patent angemeldete Methode Tierversuche ersetzen.

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Medizinische Universität Innsbruck LogoIn einer Pressemitteilung der Medizinischen Universität Innsbruck berichten Forscher des 3D-Bioprinting-Labors der Universität von einem Gewebemodell, mit dem sie in der Lage sind, die Entwicklung von Tumoren und die Wirksamkeit von Krebsmedikamenten nahezu „live“ zu beobachten. Das 3D-gedruckte Modell wächst von selbst und lässt Rückschlüsse darauf zu, wie der Tumor seine Umgebung manipuliert und für sich nutzt. Derartige Modelle könnten Forschung ohne Tierversuche ermöglichen.

Die Arbeit der Forscher aus Innsbruck wurde im Fachjournal Biofabrication in einem Artikel mit dem Titel „3D bioprinted, vascularized neuroblastoma tumor environment in fluidic chip devices for precision medicine drug testing“ vorgestellt. Forscher aus Israel haben vor einem Jahr eine Methode zum 3D-Druck einer Kopie aktiver Tumore zur besseren Tumorbehandlung präsentiert.

Tumorwachstum „live“ miterleben

Gewebemodell eines Tumors
Forscher der Medizinischen Universität Innsbruck haben ein 3D-gedrucktes Tumormodell entwickelt, bei dem sie das Tumorwachstum „live“ verfolgen können (im Bild: Gewebemodell Tumor)(Bild © Bioprinting Lab /D. Nothdurfter).

Die Forscher Daniel Nothdurfter, Judith Hagenbuchner und Michael Außerlechner haben das „3D-Tumormikroumgebungs-Modell“ entwickelt und zum Patent angemeldet. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus komplexem, gefäßbildendem Gewebe, das auf einem „fluidic chip“ sitzt. Die Forscher setzen während des Druckprozesses die kugelförmigen Tumorzellaggregate aus einem Neuroblastom, einem sehr häufigen Tumor bei Kleinkindern, zwischen die Gewebezellen. In zwei bis drei Wochen wachsen diese zu einem Mikrotumor heran.

Außerlechner erklärte, dass das Gewebe bis zu drei Millimeter dick wird und zu einem dreidimensionalen Netzwerk heranwächst. Dafür haben die Forscher in einem ersten Schritt feine Kanäle in die Chips gelasert und mit dem Biodrucker ein dreidimensionales Hydrogel mit Zellen aufgebaut, sodass feine Kanäle im Gewebe direkt an die Kanäle im Chip angeschlossen werden. Da das Gewebe bis zu drei Wochen braucht, um zu wachsen und zu reifen, können die darin liegenden Zellen sich organisieren.

Eigene Versorgungsstruktur

Die Biotechnologin Hagenbuchner sagte, dass die feinen, Blutgefäß-ähnlichen Kapillaren alle Zellen im Gewebemodell ausreichend versorgen können. Die Gefäße, die mit einem Durchmesser von 0,3 mm direkt mit dem Biodrucker generiert werden, bilden die Hauptversorgungsrouten. Mit einer speziellen Biotinte entstehen feine Kapillare, die Zellen im Gewebe versorgen, die weiter von diesen Kanälen entfernt sind. Im Gewebemodell konnten die Forscher beobachten, wie der kleine Tumor die Kapillaren aus dem Gewebe anzog und diese dann in den Tumor hineinwuchsen. Der Tumor baut sich damit seine eigene Versorgungsstruktur auf.

Außerlechner ist überzeugt:

„Dieses 3D-Modell wird uns helfen, die Mechanismen der Karzinogenese, also des Tumorwachstums, noch besser zu verstehen und damit die Tumormikroumgebung als therapeutisches Ziel für die Krebsbekämpfung besser nutzbar zu machen.“

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