Labordruck eines lebenden neuronalen Netzwerks: Der 3D-Druck hat in den letzten Jahren viele Anwendungsbereiche gefunden. Nun sind Wissenschaftler der Monash University in Melbourne, Australien, einen Schritt weiter gegangen: Sie haben ein lebendes neuronales Netzwerk aus Rattengehirnzellen gedruckt.
Auf dem Weg zu 3D-gedruckten Mini-Gehirnen
Ein Hauptziel dieses Forschungsansatzes besteht darin, möglicherweise einen Ersatz für Tierversuche zu schaffen. Dies könnte insbesondere bei Medikamententests und bei Studien zur grundlegenden Gehirnfunktion nützlich sein. Infolgedessen hat der US-Kongress bereits begonnen, den Einsatz von Tieren in staatlich geförderten Forschungsprojekten zu reduzieren.
Das Forschungsteam der Monash University nutzte die 3D-Druck-Technologie, um Zellen in bestimmten Mustern über Aufzeichnungselektroden zu kultivieren. Dies ermöglicht eine größere experimentelle Kontrolle. Die Struktur ermöglicht den Zellen zudem, sich in einem 3D-Raum zu bewegen und zu organisieren, was eine größere Ähnlichkeit mit normalem Gewebe darstellt. Wie Michael Moore, Professor für Biomedizintechnik an der Tulane University, erklärte: „Man hat quasi das Beste aus beiden Welten.“
Vom Druck bis zur Funktion
Das Forschungsteam, unter der Leitung von John Forsythe, beschrieb ihren Prozess im Detail: Ähnlich wie Tintenstrahldrucker Tinte auf Papier auftragen, druckte Forsythes Team neuronale Strukturen, indem es „Bioink“ – Rattengehirnzellen in einem Gel – aus einer Düse in ein Gerüst presste. Dieser Ansatz ermöglichte es den Zellen, auf die Nährstoffe des Gels zuzugreifen und so die Struktur des menschlichen Gehirns nachzuahmen.
Zusammen mit Helena Parkington, einer Physiologin an derselben Universität, schuf das Team Gehirngewebe, das nicht nur Neuronen, sondern auch andere unterstützende Zelltypen enthielt. Die 3D-gedruckten Neuronen konnten mit anderen Zellen kommunizieren, genau wie sie es im menschlichen Gehirn tun.
Der Weg in die Zukunft
Trotz der vielversprechenden Ergebnisse sind noch viele Herausforderungen zu bewältigen, insbesondere in Bezug auf die Skalierung des Prozesses. Wie Moore betonte, ist der 3D-Druck solch empfindlichen Gewebes ein langwieriger Prozess. Es gibt noch viel zu tun, um diese Technik von akademischen Forschungslaboren zu größeren pharmazeutischen Unternehmen zu bringen.
