{"id":15190,"date":"2023-09-27T17:00:50","date_gmt":"2023-09-27T15:00:50","guid":{"rendered":"https:\/\/student.unifr.ch\/spectrum\/?p=15190"},"modified":"2023-09-27T16:23:21","modified_gmt":"2023-09-27T14:23:21","slug":"der-mensch-aus-dem-3-d-drucker","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/student.unifr.ch\/spectrum\/de\/2023\/09\/der-mensch-aus-dem-3-d-drucker\/","title":{"rendered":"Der Mensch aus dem 3-D-Drucker"},"content":{"rendered":"

Ein Interview mit Prof. Dr. Barbara Rothen-Rutishauser.<\/strong><\/h1>\n

Eierstockkrebs wird oft sp\u00e4t erkannt. Nun hat ein Forschungsteam des Adolphe-Merkle-Instituts in Freiburg in Kooperation mit anderen Schweizer Institutionen ein neues Gewebemodell mit einer wegweisenden Technologie entwickelt. Es tr\u00e4gt zu einem besseren Verst\u00e4ndnis der Krankheit bei und er\u00f6ffnet zukunftsweisende Therapieans\u00e4tze.<\/p>\n

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Prof. Dr. Barbara Rothen-Rutishauser<\/figcaption><\/figure>\n

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Der Ansatz, menschliches Gewebe mit Hilfe von 3-D-Bio-Druckverfahren nachzubilden, wird zurzeit rege erforscht. Wie sind Sie auf die Idee gekommen, dieses Verfahren f\u00fcr die Erforschung von Eierstockkrebs zu w\u00e4hlen?<\/strong><\/h2>\n

Die Initiative kam von Prof. Viola Heinzelmann-Schwarz vom Universit\u00e4tsspital Basel, die uns aufgrund unserer Expertise mit komplexen Lungengeweben f\u00fcr eine Zusammenarbeit kontaktierte. Der Hauptgrund daf\u00fcr liegt in der Beschaffenheit des Omentums (siehe Infobox). Dieses Gewebe ist sehr heterogen, sprich besteht aus ca. zehn bis f\u00fcnfzehn verschiedenen Zelltypen. Um solche Strukturen in einem Zellkultursystem nachzubilden, stehen unterschiedliche Methoden zur Verf\u00fcgung. Es war unsere Absicht, etwas Neues auszuprobieren mit einer Technologie, die zurzeit intensiv erforscht wird.<\/p>\n

Was ist neu an diesem Verfahren?<\/strong><\/h2>\n

Der Vorteil eines 3-D-Bio-Druckers besteht darin, dass Zellen pr\u00e4zise an der richtigen Stelle im Gewebe platziert werden k\u00f6nnen. Unser Ziel war es, das Omentum mit unserem Verfahren realistischer nachzuahmen als mit herk\u00f6mmlichen Methoden. Dazu haben wir zuerst eine homogene Gewebeschicht auf eine Tr\u00e4germembran aufgetragen, sodass wir in einem zweiten Schritt Zellen hineindrucken konnten. So haben wir beispielsweise die Immunzellen, die im menschlichen Omentum in Haufen angeordnet sind, ganz gezielt an der richtigen Stelle in der Gewebeschicht eingesetzt. Von Hand w\u00e4re das so gar nicht m\u00f6glich.<\/p>\n

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Omentum<\/strong><\/p>\n

Dabei handelt es sich um einen Abschnitt des Bauchfells bei Menschen und anderen S\u00e4ugetieren. Es ist Teil jener zweischichtigen Haut, die den Bauchraum auskleidet und so die Organe sch\u00fctzt und stabilisiert. Man unterscheidet zwischen Omentum majus und minus (grosses und kleines Netz). Beide sind einmal gefaltet und bilden so einen Bauchfellsack. Das Omentum majus enth\u00e4lt eine grosse Anzahl Immunzellen, die sich im Falle einer Entz\u00fcndung vermehren und so das Bauchfell sch\u00fctzen.<\/p>\n<\/div>\n

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Oftmals wird in der medizinischen Forschung an Tieren experimentiert. Welche Vorteile bringt Ihr Verfahren?<\/strong><\/h2>\n

Ein grosser Vorteil liegt auf der Hand: ForscherInnen k\u00f6nnen direkt mit menschlichen anstatt tierischen Zellen experimentieren. In diesem Fall kommt hinzu, dass das Omentum bei Tieren anders aufgebaut ist als beim Menschen.<\/p>\n

Bei diesem Projekt haben wir ausserdem menschliche Krebszellen von erkrankten Frauen, die wir von Universit\u00e4tsspital in Basel erhalten haben, in das nachgebildete Gewebe eingesetzt. Auf diese Weise konnten wir eins zu eins studieren, wie sich die Krebszellen in einer realit\u00e4tsnahen Umgebung verhalten.<\/p>\n

Mit welchem Ziel?<\/strong><\/h2>\n

In einem n\u00e4chsten Schritt m\u00f6chten wir verschiedene Chemotherapeutika mithilfe solcher 3-D-Zellmodelle testen, um zu beobachten, wie sie in einer realit\u00e4tsnahen Umgebung wirken. Im Grunde genommen gehen solche Ans\u00e4tze in die Richtung personalized medicine<\/em> (siehe Infobox).<\/p>\n

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Personalized medicine<\/em><\/strong><\/p>\n

Mit personalisierter Medizin sind Behandlungsans\u00e4tze gemeint, bei denen die pers\u00f6nlichen Gegebenheiten der Patienten und Patientinnen ber\u00fccksichtigt werden. Dadurch wird ein h\u00f6herer Behandlungserfolgs angestrebt, indem die Therapie gezielt auf die individuellen Voraussetzungen zugeschnitten werden kann.<\/p>\n<\/div>\n

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Muss man sich einen solchen 3-D-Bio-Drucker wie einen g\u00e4ngigen 3-D-Drucker vorstellen, der in B\u00fcros herumsteht?<\/strong><\/h2>\n

Ja, das Prinzip bleibt dasselbe wie bei einem handels\u00fcblichen 3-D-Drucker, mit dem manch jemand zuhause seiner Kreativit\u00e4t freien Lauf l\u00e4sst. Unsere Drucker unterscheiden sich in zweierlei Hinsicht: Erstens schwimmen die Zellen, die gedruckt werden sollen, in einer Fl\u00fcssigkeit, die in etwa die Konsistenz von Honig aufweist. Anschliessend wird ebenfalls fl\u00fcssig gedruckt, wie mit \u00abTinte\u00bb k\u00f6nnte man sagen. Zweitens kostet unser Drucker etwas mehr. W\u00e4hrend sich auf Galaxus solide Ger\u00e4te f\u00fcr 2’000 Franken finden lassen, kostet unserer zwischen 250’000 bis 500’000 Franken.<\/p>\n

Wie lange dauert ein 3-D-Bio-Druck?<\/strong><\/h2>\n

Der Druckvorgang dauert nur einige Minute. Mit jedem Tropfen Fl\u00fcssigkeit werden einige Zellen im Gewebe platziert. Danach ruht das Gewebemodell drei bis f\u00fcnf Tage im Inkubator, damit sich die Schichten entwickeln. Erst dann werden die Krebszellen dazu gegeben und das Modell erneut 24 bis 48 Stunden inkubiert. Dabei k\u00f6nnen verschiedene Stadien der Krebserkrankung simuliert werden. Abschliessend wird ein Chemotherapeutikum dazugegeben und dessen Wirkung beobachtet. So gelang uns der Nachweis, dass sich das Wachstum der Krebszellen verlangsamt.<\/p>\n

Leider konnten wir die Studie aus finanziellen Gr\u00fcnden nicht weiterf\u00fchren, doch es liegen erste vielversprechende Resultate vor, an denen wir hoffentlich ankn\u00fcpfen k\u00f6nnen.<\/p>\n

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3-D-Bio-Druck<\/strong><\/p>\n

Unter diesem Verfahren (engl.: bioprinting<\/em>), versteht man den 3-D-Druck von lebendem Gewebe. Das Prinzip ist dasselbe wie bei einem herk\u00f6mmlichen 3-D-Drucker, nur dass in diesem Fall lebendige Zellen Schicht f\u00fcr Schicht aufgetragen werden.<\/p>\n<\/div>\n

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Welche weiteren Erkenntnisse konnten Sie im Verlauf dieses Forschungsprojekts gewinnen?<\/strong><\/h2>\n

Es stellte sich heraus, dass 3-D-Bio-Drucken doch nicht so einfach ist, wie teilweise propagiert wird. Die Optimierung unseres Verfahrens dauerte vier Jahre. Eine der gr\u00f6ssten Herausforderungen bestand darin, die verschiedene Zelltypen des Omentum zusammenzubringen, damit sie gut zusammenwachsen. So w\u00e4chst beispielsweise eine Fettzelle anders als eine Immunzelle. Dazu mussten wir nach und nach Anpassungen vornehmen: die Zusammensetzung des Zellkulturmediums, die Inkubationszeiten, die Schichtung des Gewebes etc.<\/p>\n

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Wie sch\u00e4tzen sie das Potential des 3-D-Bio-Druckverfahrens langfristig ein, sprich in den n\u00e4chsten zehn bis zwanzig Jahren?<\/strong><\/h2>\n

Zum einen k\u00f6nnen mit Hilfe solcher Verfahren Pipettierfehler verringert werden. Die gr\u00f6sste Chance sehe ich jedoch darin, dass menschliches Gewebe dadurch schnell reproduziert werden kann.<\/p>\n

Sie meinen also, der industriellen Produktion von menschlichem Gewebe steht nichts mehr im Weg?<\/strong><\/h2>\n

So w\u00fcrde ich das nicht ausdr\u00fccken, soweit sind wir noch nicht. Aber ja, wir werden in Zukunft vermutlich gewisses menschliches Gewebe relativ schnell reproduzieren k\u00f6nnen. In den USA wird zurzeit intensiv daran geforscht, Nieren- oder Lebergewebe mit dem 3-D-Bio-Drucker herzustellen. Im Universit\u00e4tsspital Z\u00fcrich wird bei starken Verbrennungen bereits Haut transplantiert, die auf diese Weise hergestellt wurde.<\/p>\n

Bei diesem Forschungsprojekt hat auch eine Doktorandin, Frau Manuela Estermann, mitgearbeitet. Was raten Sie jungen Studierenden, die einen solchen Beitrag zu Forschung leisten m\u00f6chten?<\/strong><\/h2>\n

Am Anfang steht die Leidenschaft \u2013 eine Vision. Das ist essenziell. Denn ohne die Energie und die Willenskraft, die man daraus sch\u00f6pft, w\u00fcrde man vermutlich auf halbem Weg aufgeben. Anschliessend folgt die Arbeit; lesen, lesen und nochmal lesen. Man muss sich gr\u00fcndlich in die Thematik einarbeiten, um eine klare Fragestellung formulieren zu k\u00f6nnen, die am aktuellen Forschungsstand ankn\u00fcpft. Parallel dazu sucht man sich am besten eine Forschungsgruppe, die in diesem Feld t\u00e4tig ist.<\/p>\n

Wie war das bei Ihnen?<\/strong><\/h2>\n

Ich habe w\u00e4hrend meiner akademischen Laufbahn immer versucht, etwas Unkonventionelles zu machen, gegen den Strom zu schwimmen. So hatte ich das Gl\u00fcck, dass ich vor rund zehn Jahren, als die Forschung mit 3-D-Bio-Druckern gerade aufkam, im Rahmen eines Projekts einen solchen Drucker kaufen konnte. Damit habe ich dann etwas ausprobiert, das vor mir noch niemand versucht hatte. Und ich war erfolgreich. Was ich damit sagen will: Manchmal muss man einfach den Mut haben, etwas auszuprobieren, von dem andere sagen, es gehe nicht.<\/p>\n

Auf jeden Fall machen! Auch etwas scheinbar Unm\u00f6gliches.<\/p>\n

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Text<\/strong> Gabriel Mateos S\u00e1nchez<\/h3>\n

Foto <\/strong>Conrad von Schubert<\/h3>\n

Illustration <\/strong>Maria Klimova<\/h3>\n
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Zum Weiterlesen<\/strong><\/h2>\n

https:\/\/www.netzwoche.ch\/news\/2019-05-20\/bioprinting-wenn-der-3-d-drucker-lebende-haut-ausspuckt<\/a><\/p>\n

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