Ein Forscher hält einen Prototypen eines menschlichen Herzens, der mit einem 3D-Drucker aus menschlichem Gewebe an der Universität Tel Aviv hergestellt wurde. | Bildquelle: dpa

Organe aus dem 3D-Drucker Ein Herz wie gedruckt

Stand: 15.04.2019 18:48 Uhr

Herzkrankheiten gehören weltweit zu den führenden Todesursachen. Israelische Forscher haben jetzt den Prototyp eines Herzens aus menschlichem Gewebe gedruckt. Bis zum klinischen Einsatz ist der Weg jedoch noch sehr weit.

Von Sarah Weiss, SWR

Israelische Forscher haben mit einem 3D-Drucker ein Miniherz aus menschlichem Gewebe erzeugt. Ihre Entwicklung stellten sie auch im Fachblatt "Advanced Science" vor. Doch wie weit ist die Forschung wirklich? Ist das Herz aus dem Drucker tatsächlich bereits eine Alternative zur Organspende?

Entscheidend für den 3D-Druck von Organen beziehungsweise organähnlichen Körpern ist das Material. Die israelischen Forscher haben für ihre Studie mit sogenannten pluripotenten Stammzellen gearbeitet: Zunächst entnahmen sie einem Menschen Fettgewebe - also Fettzellen - und stellten daraus in mehreren Schritten Herzzellen her. Was nach Science Fiction klingt, ist in der Fachwelt nichts Neues. Dafür reprogrammiert man diese Fettzellen zurück zu Stammzellen. Das heißt also: Die Uhr wird quasi zurückgestellt und aus bereits spezialisierten Zelltypen werden wieder Alleskönner gemacht die sich in jeden Zelltyp entwickeln können. In diesem Fall wurden aus Fettzellen Herzmuskelzellen sowie Endothelzellen gezüchtet, die Blutgefäßen auskleiden.

Prototyp eines Herzens aus dem 3D-Drucker
tagesthemen 22:15 Uhr, 15.04.2019, Susanne Glass, ARD Tel Aviv

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Zellen + Hydrogel = "Biotinte"

Diese Zellen sind dann jeweils mit einem dickflüssigen Gel vermischt worden, zu einer Art "Biotinte". Aus Herzmuskeltinte und Blutgefäßtinte hat ein 3D-Drucker dann Schicht für Schicht eine Struktur gedruckt, die der eines Herzens grob ähnelt: Herzmuskeln mit Blutgefäßen. Aber festzuhalten ist: Das, was dabei entstanden ist, ist noch lange kein menschliches Herz. Es hat ungefähr die Größe eines menschlichen Fötus - nicht die eines ausgewachsenen Herzens. Außerdem funktioniert das Gebilde auch noch nicht: Das "Herz" kann sich auch nicht synchron zusammenziehen - es schlägt also nicht. Ähnliche Ansätze hatte es bereits gegeben.

Ein 3D-Drucker druckt ein Herz mit menschlichem Gewebe während einer Präsentation an der Universität Tel Aviv. | Bildquelle: dpa
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Ein 3D-Drucker druckt ein Herz mit menschlichem Gewebe während einer Präsentation an der Universität Tel Aviv.

Auch Stützgewebe aus Patientenzellen

Was am Ansatz der israelischen Forscher allerdings neu ist: Das von ihnen verwendete Hydrogel, das Stützgewebe für das "Herz", produzierten die Forscher ebenfalls aus den Proben des Spenders. So konnten sie auch die organähnliche Struktur, bis auf wenige Zusätze, komplett aus menschlichem Gewebe des Zellspenders herstellen. Und das eröffnet die Perspektive, dass irgendwann einmal Organe hergestellt werden können, die keine Abstoßungsreaktionen hervorrufen, wie es zum Beispiel von Spenderorganen bekannt ist.

Das gilt auch für die "cardiac patches", also eine Art Flicken, den die israelischen Forscher in der Studie getestet haben. Solche Flicken können im Rahmen der Therapie eines Herzinfarktes zum Einsatz kommen, um abgestorbenes Gewebe wieder mit frischen Zellen zu besiedeln. Und auch diese Flicken haben die Forscher aus körpereigenem Gewebe hergestellt.

Einsatzfähige Organe aus dem Drucker

Es gibt bereits vielversprechende Ansätze für die Züchtung einzelner Gewebestücke aus Patientenzellen, wie zum Beispiel Hauttransplantate. Aber bis wirklich einsatzfähige Organe gedruckt werden können, dürfte es noch Jahre dauern. Denn das Ineinandergreifen verschiedener Funktionen eines komplexen Organs wie Herz oder einer Niere ist nicht einfach nachzuahmen. Die Autoren der Studie sagen selbst: Dafür müssen in den nächsten Schritten unter anderem mehr Zellen verarbeitet werden können.

Ebenso sind die Reifung des Organs sowie die exakte Nachahmung seiner Architektur noch offene Baustellen. Das im Laufe der Evolution in Perfektion aufeinander abgestimmte, komplexe Zusammenspiel verschiedener Zelltypen, das am Ende ein Herz tatsächlich zum Schlagen bringt, stellt die Wissenschaft nach wie vor vor eine Herausforderung.

Über dieses Thema berichtete Inforadio am 15. April 2019 um 17:50 Uhr.

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