Ersatzteile für das Gehirn aus dem 3D-Drucker

Verletzungen des Gehirns sind dank einer neuen 3D-Drucktechnik von Forschern der University of Oxford reparabel. Mit dem neuen Verfahren lassen sich Teile des Gehirns herstellen, sodass schadhafte Regionen ausgetauscht werden können - so zumindest die Vision der Wissenschaftler. Sie nutzen hierfür neuronale Zellen, um die Architektur der Großhirnrinde nachzuahmen.

Geweberegenerative Therapien, insbesondere solche, bei denen Patienten Implantate erhalten, die aus ihren eigenen Stammzellen stammen, könnten ein vielversprechender Weg zur Behandlung von Hirnverletzungen sein. Bisher gab es jedoch keine Methode, um sicherzustellen, dass implantierte Stammzellen die Architektur des Gehirns nachahmen. Jetzt ist es gelungen, ein zweischichtiges Hirngewebe durch den 3D-Druck von menschlichen neuralen Stammzellen herzustellen. Bei der Implantation in die Hirnscheiben der Maus haben die Zellen eine überzeugende strukturelle und funktionelle Integration mit dem Wirtsgewebe gezeigt, so Chemiker Yongcheng Jin.

Die Struktur ist aus menschlichen pluripotenten Stammzellen (iPS) entstanden, die das Potenzial haben, sich in die Zelltypen der meisten menschlichen Geweben umzuwandeln. Ein wesentlicher Vorteil der Verwendung von iPS für die Gewebereparatur ist, dass sie sich leicht aus Zellen ableiten lassen, die den jeweiligen Patienten selbst entnommen werden und daher keine Abstoßungsreaktion auslösen. Die Forscher haben neurale Vorläuferzellen einer spezifischen Kombination von Wachstumsfaktoren und Chemikalien eingesetzt, um das Ausgangsmaterial für zwei verschiedene Schichten der Großhirnrinde zu gewinnen. Diese lösten sie in einer Flüssigkeit auf. Fertig war die Druckertinte zur Herstellung von Gehirnzellen.

Sehr breite Anwendbarkeit

Außer zur Reparatur von Hirnverletzungen könnten die gedruckten Gewebe bei der Arzneimittelbewertung, in Studien zur Gehirnentwicklung und zur Verbesserung des Verständnisses der Grundlagen der Kognition eingesetzt werden, heißt es. Hirnverletzungen durch Traumata, Schlaganfälle und OPs bei Hirntumoren führen typischerweise zu erheblichen Schäden an der Großhirnrinde und beeinträchtigen Gedächtnis, Bewegung und Kommunikation. Jedes Jahr erleiden rund 70 Mio. Menschen weltweit traumatische Hirnverletzungen. Fünf Mio. Menschen sterben daran. Derzeit gibt es keine wirksamen Behandlungen für schwere Hirnverletzungen, was zu schwerwiegenden Auswirkungen auf die Lebensqualität führt. (pte)

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