03:25 21 Juli 2018
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    „Eine Technologie von heute“: Echte Herzen aus dem 3D-Drucker

    © Sputnik / Taisiya Worontsowa
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    Valentin Raskatov
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    Von einem Herzscan und einer Blutentnahme zu einem komplett neuen menschlichen Herz aus dem Bioreaktor – das verspricht ein amerikanisches Unternehmen mit der 3D-Druck-Technologie zu verwirklichen. Das Herz aus dem Drucker soll das weltweite Spenderproblem beheben. Sputnik hat nachgefragt, wie das Verfahren funktioniert – und wie ausgereift es ist.

    Der 3D-Druck ist im Kommen. Er kommt schon lange, aber ihm wird relativ wenig Beachtung geschenkt. Dabei ist die Vielfalt der Dinge, die mittlerweile aus dem Drucker kommen, beachtlich. Das fängt bei Werkzeugen wie Zangen und Schraubenschlüsseln an und geht über Getränkehalter, Angelrollen und Duschköpfe bis hin zu Handfeuerwaffen und Bauteilen für Autos und Flugzeuge. Selbst große Objekte wie Häuser und Villen und seit neustem sogar eine ganze Brücke werden mit dem additiven Verfahren hergestellt.

    Doch nicht nur Werkezeug- und Gebäudebau finden in der Technologie ganz neue Möglichkeiten. Der 3D-Druck wird auch zunehmend in der Medizin interessant: Heute werden schon maßgefertigte Hand- und Fußprothesen mit dem Verfahren gedruckt, ebenso ganze Hüften und auch Wirbelsäulenimplantate aus Titan sind in den USA zugelassen.

    Mit dem „Bio-Druck“ hat das Verfahren längst die Grenze überschritten, wo nur mit leblosen Stoffen gearbeitet wird. So haben chinesische Forscher Knochen aus echten Zellen aus dem 3D-Drucker gezaubert und diese nach eigenen Angaben bereits erfolgreich in Tieren implantiert. Und nun setzt das us-amerikanische Unternehmen Biolife4D mit Sitz in New York noch einen drauf und verspricht nichts weniger als ein lebendes Herz aus dem Drucker. Sputnik hat nachgefragt.

    So funktioniert der 3D-Druck eines Herzens:

    Am Anfang werden dem Patienten rote Blutzellen entnommen und die exakte Form seines Herzens gescannt. Die Blutzellen werden dann in undifferenzierte Stammzellen verwandelt. Stammzellen sind Zellen, die sich in jede beliebige Körperzelle überführen lassen. Die Stammzellen werden im nächsten Schritt zu Herzmuskelzellen transformiert. Die so massenhaft hergestellten Herzmuskelzellen werden von einem 3D-Drucker Schicht für Schicht aufgetragen, bis das ganze Herz nach der Scan-Vorlage (siehe Schritt 1) entstanden ist. In den Zellzwischenräumen und rund um das Herz wird ein Hydrogel aufgetragen, das das Ganze zusammenhält, solange die Zellen noch lose sind. Das ausgedruckte Herz wird nun in einen „Bioreaktor“ gepflanzt, der die Bedingungen des menschlichen Körpers nachahmt. Unter günstigen Bedingungen tun die Zellen das, was sie im Laufe der Evolution gelernt haben, immer zu tun: Sie organisieren sich. Während sie ihre Verbindungen aufbauen, löst sich das Hydrogel nach und nach auf. Zurück bleibt das lebendige Herz aus dem 3D-Drucker – bereit, in den Patientenkörper implantiert zu werden.

    Technologie soll Herzspender-Problem massentauglich lösen

    „Unser Ansatz kann die Hauptprobleme bei Herztransplantaten lösen“, antwortet Steven Morris, Gründer und Vorstandsvorsitzender von Biolife4D, auf Sputnik-Anfrage. „Erstens kann es den unglaublichen Mangel an Herztransplantaten lösen.“ Nur etwa 5000 Herztransplantationen seien weltweit letztes Jahr durchgeführt worden. 600.000 Menschen seien dagegen in Erwartung eines Transplantats gestorben. Herz- und Herzgefäßerkrankungen sind weltweit für jeden dritten Todesfall verantwortlich.

    Zweitens wird ein weiteres großes Problem dadurch gelöst, dass hier körpereigene Zellen des Patienten das Herz bilden: die Abstoßung des Implantats. „Weil es nicht abgestoßen wird, ist auch nicht die massive, das Immunsystem unterdrückende Therapie erforderlich, die gegenwärtig eingesetzt wird, um eine Abstoßung zu verhindern“, bemerkt Morris. Denn durch das geschwächte Immunsystem bestehe die große Gefahr, dass der Patient an etwas anderem stirbt, etwa an einer gewöhnlichen Erkältung.

    3D-Herzen nur für die Reichen erschwinglich?

    Wird das nicht sowieso nur wieder etwas für die, die es sich leisten können? „Wir glauben, dass es einen Bruchteil dessen kosten wird, was es heutzutage kostet, ein Spendertransplantat zu erhalten“, antwortet Morris. Das Unternehmen arbeite daran, die Technologie für die Massen zugänglich zu machen.

    Wie lange aber dauert der Weg von der Zelle bis zum vernetzten Herz?

    „Wir glauben der gesamte Prozess könnte wenige Wochen bis hin zu maximal einem Monat beanspruchen“, schätzt Morris.

    Eine Zeit also, die sich für viele überbrücken ließe. Dagegen sei die Zeit, bis das Herz in die Massenproduktion gehen kann, noch nicht abzusehen. „Wir haben noch nicht einmal mit klinischen Studien am Menschen begonnen, die zuerst kommen müssten“, sagt der Gründer und fügt hinzu, dass das Interesse an der Idee groß sei und dass es bald eine Crowdfunding-Kampagne geben werde, in deren Rahmen jeder Bürger, der etwas auf die Technologie setzt, auch Eigenkapitalpartner werden könne.

    Die Idee zum Herz aus dem Drucker sei ihm „rein zufällig“ gekommen, sagt der Gründer. Geplant sei eigentlich ein Unternehmen gewesen, das im Schnellverfahren chirurgische Instrumente und orthopädische Implantate herstellt. „Bei meinen Untersuchungen auf diesem Gebiet stieß ich aber immer wieder auf Informationen zum 3D-Biodruck“, so Morris. „Zuerst schien mir das, wie den meisten, unglaublich. Aber im Laufe meiner Untersuchungen begann ich zu verstehen, dass das gar nicht eine Technologie von morgen, sondern eine von heute ist.“

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    Tags:
    Herz, Krankheit, Heilung, Gesundheit, Forschung, Medizin, Herzinfarkt, Herzerkrankung, Organe, 3D-Drucker, Druck