Benötigt ein Mensch dringend ein neues Organ, kann die Wartezeit tödlich sein. Um Todesfälle zu vermeiden, richtet ein Start-up ihren Blick auf die Technologie künstlicher Organe per 3D-Druck. Was momentan wie Zukunftsmusik klingt, ist aber schon Realität. Neue Forschungsansätze sollen es Erkrankten ermöglichen, Organe aus dem 3D-Drucker zu gewinnen.
Die Nachfrage steigt
Ws gibt viele Gründe, auf ein neues Herz oder eine neue Leber zu warten. Nicht nur Krankheiten führen zum Verlust. Auch Unfälle können Organe schwer verletzen. Oft haben diese Krankheiten zur Folge, dass der menschliche Körper nicht mehr lebensfähig ist. Die Statistiken zeigen: 2020 standen mehr als 9100 Betroffene auf der Warteliste. 4900 wurden neu auf die Liste aufgenommen. 767 sind in der Zeit verstorben. 913 Freiwillige haben nach dem Tod gespendet. In Deutschland gibt es also zu wenig potentielle Spender. Aber nicht nur die geringe Spenderanzahl belastet die Betroffenen und deren Familien. Mit der Transplantation gehen auch Gewissenskonflikte für Erkrankte, Ärzte und Angehörige einher.
Schuldgefühle
Um zum Beispiel Herz oder die Lunge zu spenden, muss jemand anderes sterben. Zu wissen, dass sie auf den Tod eines anderen warten, hinterlässt bei den Betroffenen häufig ein Schuldgefühl. Die Lebendspenden von Leber oder Niere unterliegen strengen gesetzlichen Voraussetzungen. Es dürfen nur enge Angehörige einen Teil ihrer Leber oder eine Niere spenden. Zudem muss strikt nachgewiesen werden, dass für die Spende keine Gegenleistung erbracht wurde. Damit sollen Organhandel und Erpressung verhindert werden.
Mit Blick auf diese Gewissenskonflikte ist der Bio-Drucker eine Revolution. Aus natürlichem Gewebe hergestellte Organe verkürzen Wartezeiten. Zudem können Abstoßungsreaktionen vermieden werden. Zu wissen, keine Wartezeiten zu haben, ist für die Betroffenen verlockend. Und das nur durch den 3D-Druck.
Aktueller Stand des Bioprintings: Wann ganze Organe aus dem 3D-Drucker möglich sind
Obwohl die Forschung noch in den Kinderschuhen steckt, gibt es erste Erfolge beim Tissue Engineering. Die Technologie mit Bioprinting ist dabei der Hoffnungsträger für 3D-gedruckte Organe. Forscher drucken beim Bioprinting mit verschiedenen biologischen und medizinischen Materialien, um eine Grundstruktur zu schaffen. Das Bioprinting vereint verschiedene biologische Materialien und druckt sie mit Bio-Tinte wie auf Papier. Sie lagert die verschiedenen Schichten von Zellen aufeinander. Danach verhärtet sie und baut ein dreidimensionales Zellgerüst auf. Dieses wird später in eine Petrischale überführt.
Neues Verfahren ist notwendig
Es gibt mehrere technische Ansätze, wie auf der ganzen Welt menschliches Material künstlich hergestellt werden könnte. Sie alle eint, dass menschliche Zellen und menschliches Gewebe schonend miteinander verschmolzen werden müssen. Die Zellen dürfen die Forscher dabei nicht beschädigen. Gewebe und lebende Zellen reagieren empfindlich auf Hitze. Aus diesem Grund muss ein Verfahren entwickelt werden, welches das Gewebe schont und gleichzeitig stabil zusammenhält.
Mit dieser Technik können die Forscher zwar noch kein fertiges Organ drucken. Sie können aber Gewebe herstellen, das erste Funktionen erfüllen kann. Zum Beispiel können sie auf diese Weise Leberzellen produzieren, die später leberähnliche Stoffwechselvorgänge durchführen können.
Bioprinting ermöglicht Gewebegrundgerüste
Aus diesem Grund wird das Bioprinting aktuell nur dafür verwendet, Gewebegrundgerüste zu drucken. Nach dem Druck soll in diesem Grundgerüst ein lebendes Organ heranwachsen. Da es jedoch nicht möglich ist, Blutgefäße zu drucken, sind diese noch nicht lebensfähig. Doch es gibt Hoffnung. 2019 schaffte ein israelisches Forscherteam einen großen Schritt. Sie druckten ein Mini-Herz, das so groß war wie eine Kirsche. Es ähnelte nicht nur in seiner Struktur, sondern auch in seiner Optik einem echten menschlichen Herzen. Diese Mini-Organe sind der erste Schritt in Richtung gedrucktem Gewebe.
Eigene Stammzellen als Grundlage
Ein weiteres Forschungsgebiet ist es, einem Erkrankten ein Herz oder eine Leber mit eigenen Stammzellen zu drucken. Mit den körpereigenen Zellen können Autoimmunreaktionen gemildert oder gar ganz verhindert werden. Auf diese Weise müsste er nicht auf einen Spender warten, der gesundheitlich und immunologisch genau zum Empfänger passt. Diese Form des Organdrucks würde es ermöglichen, einem Betroffenen ein körpereigenes Organ zu züchten.
Gewebe per 3D-Druck – Wer würde von Organen aus dem 3D-Drucker profitieren?
Es ist wie ein Lottospiel, einen passenden Spender zu finden. Die Zahlen und Statistiken zeigen, wie viele Betroffene jedes Jahr erfolglos auf eine neue Chance warten. Das bedeutet, dass Menschen mit chronischen Krankheiten, genetischen Erkrankungen oder nach Unfällen lange auf einen Spender warten müssen. Dabei fehlt den meisten Menschen die Zeit, zu warten. Von der neuen Technologie profitieren aber nicht nur die Patienten. Auch die Ärzte, die über die Vergabe entscheiden, würden nicht mehr in Gewissenskonflikte geraten. Sie müssten nicht mehr anhand von festgelegten Kriterien entscheiden, wem eine Spende zugeteilt wird und wer im Zweifelsfall die Wartezeit nicht übersteht.
Doch selbst wenn ein passender Spender gefunden wird, kann es nach der Operation aufgrund der Immunreaktion abgestoßen werden. Die Belastung für den Körper ist groß und der Betroffene muss sein Leben lang Medikamente nehmen, damit es nicht abgestoßen wird. Auch dieses Problem kann mit Stammzellen gelöst werden, die in die Struktur integriert werden.
Zukunftsaussichten für Organe aus dem 3D-Drucker
Organe aus dem 3D-Drucker sind ein Teil der personalisierten Medizin, die Medikamente und Therapien exakt auf den Patienten abstimmen soll. Einer der Ansätze ist es, Medikamente speziell auf genetisch untersuchte Tumore, Stoffwechselkranken oder Erbkrankheiten anzupassen, um genau diese Art von Erkrankung zu behandeln. Extra gedrucktes Gewebe würden bedeuten, dass zum Beispiel Haut- oder Gewebetransplantate nicht nur biologisch, sondern auch optisch passen. Müssen zum Beispiel nach Verbrennungen große Hautflächen neu bedeckt werden, würden die Hautlappen einfach aus einer kleinen Hautprobe neu gedruckt und gezüchtet werden. Mit dieser Technik hätten die Hauttransplantate dieselbe Hautfarbe wie der Patient.
Rechtliche Vorgaben müssen geklärt werden
Entsprechende Behandlungen sind aber noch weit entfernt. Zudem müssen rechtliche und moralische Schwierigkeiten diskutiert werden. Mit der passenden medizinischen Drucktechnik könnte auf Dauer auf unnötige Tierversuche verzichtet werden, da die Wirkung der Medikamente in Labortests auf den Patienten abgestimmt wird. Bis zum ersten funktionsfähigen Gewebe wird allerdings noch viel Zeit vergehen.
Vorsichtige Prognosen sprechen von zehn bis fünfzehn Jahren, bis das erste voll funktionsfähige menschliche Organ aus dem 3D-Drucker hergestellt sein soll. Diese Zeitspanne wird auch davon beeinflusst, wie komplex das entsprechende Teil ist. Eine funktionierende künstliche Leber oder ein Herz haben ganz andere Voraussetzungen als Haut oder ein Auge, die unter anderem auch kosmetische Funktionen haben. Bei allen positiven Aspekten bringt die Forschung auch Nachteile mit sich. Wie bei der klassischen Organvergabe spielen Kosten und Missbrauch eine große moralische Rolle, die bis dahin geklärt und diskutiert werden muss.
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