Forscher am Wake Forest Institute for Regenerative Medicine haben mit Hilfe von Bioprinting ein Labormodell des menschlichen Körpers entwickelt. Damit können zum Beispiel Medikamente viel schneller auf schädliche Reaktionen auf den menschlichen Organismus überprüft werden. Vor allem in Zeiten des Coronavirus ein wichtiges Thema. Aber auch Tierversuche lassen sich somit vermeiden. Wir stellen die wissenschaftliche Arbeit vor.

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Forscher des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM) aus North Carolina haben laut eigenen Aussagen das „weltweit fortschrittlichste Labormodell des menschlichen Körpers“ entwickelt. Dies geschah mithilfe von 3D-Bioprinting und anderen Biofabrikationstechniken. In einem Fachjournal hat das Team seine Arbeit unter dem Titel „Wake Forest Institute for Regenerative Medicine (WFIRM)“ jetzt veröffentlicht.

Schnell und günstig Medikamente auf Verträglichkeit prüfen

Trachea-Konstrukt auf integriertem Tissue Organ Drucker von WFSIRM
Der 3D-Druck erweist sich oft als Hilfe, um medizinisch knifflige Aufgaben zu lösen. Wie im Fall des Tracheal-Gewebekonstrukts, das im vergangenen Jahr am Wake Forest Institute for Regenerative Medicine entstanden ist (Bild © WFIRM).

Das Modell besteht aus miniaturisierten 3D-Organen, um zum Beispiel Medikamente damit zu testen. Pharmaunternehmen könnten damit die Entwicklung neuer Arzneimittel beschleunigen. Kosten für die klinischen Studien werden gesenkt, da es mit dem Modell möglich ist, herauszufinden, ob das Arzneimittel auf die menschlichen Organe schädlich einwirkt. Die Zahl der Tierversuche würde sich so auch reduzieren.

Das Modell enthält viele Arten menschlicher Zelltypen. Jeder stellt ein Organ im menschlichen Körper dar. Die winzigen Modelle messen ein Millionstel eines erwachsenen menschlichen Organs. Die 3D-Organe erfüllen die gleichen Funktionen wie die echten Organe. Das Herz schlägt etwa 60 Mal pro Minute, die Lunge atmet Luft und die Leber baut Gifte ab.

„Wir wussten sehr früh, dass wir alle wichtigen Zelltypen einbeziehen mussten, die im ursprünglichen Organ vorhanden waren“, sagte Co-Autor Aleks Skardal, PhD, ehemals WFIRM und jetzt an der Ohio State University. „Um die unterschiedlichen Reaktionen des Körpers auf toxische Verbindungen zu modellieren, mussten wir alle Zelltypen einbeziehen, die diese Reaktionen hervorrufen.“

Erste Tests decken toxische, zugelassene Medikamente auf

Wenn durch dieses Modell bereits frühzeitig potenziell schädliche Medikamente aussortiert werden können, sparen die Hersteller Milliarden von Dollar. Das Modell wurde bereits eingesetzt und konnte die Toxizität zugelassener Arzneimittel beweisen. Diese wurden sofort vom Markt genommen. Tierversuche und 2D-Zellmodelle haben das Problem nicht aufgezeigt.

Damit die Miniaturorgane gesund bleiben, hat das Gewebemodell ein Blutkreislaufsystem, wodurch eine nährstoff- und sauerstoffreiche Substanz durch die Organe zirkuliert. Das Netz entstand mithilfe von Mikrofluidik. Der 3D-Druck hilft auch in anderen Bereichen der Medizin. Forscher der LMU München haben im vergangenen Jahr ein Verfahren für transparente Organe aus dem 3D-Drucker vorgestellt, das bei der Behandlung von Krebs helfen soll.

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