Durchbruch in der Neurowissenschaft: Gehirngewebe aus dem 3D-Drucker
Ein Team von Forschern hat es geschafft, funktionsfähiges Gehirngewebe zu drucken. Dies könnte neue Wege zur Erforschung neuronaler Erkrankungen eröffnen.
Madison – Forscherinnen und Forscher der Universität von Wisconsin-Madison haben einen beeindruckenden Fortschritt erzielt. Sie haben erfolgreich Gehirngewebe mit einem 3D-Drucker produziert, das wie menschliches Gewebe agiert und wächst. Dieser Druck könnte die Basis für zukünftige Gehirnforschung bilden, das Verständnis von Krankheiten verbessern und möglicherweise neue Behandlungsmethoden hervorbringen, wie das Team in ihrer Studie erläutert.
Neuartiges 3D-Druckverfahren ermöglicht die Produktion von Gehirngewebe
Frühere Versuche, Gehirngewebe zu drucken, waren nur begrenzt erfolgreich. Statt wie üblich die Schichten vertikal zu drucken, wurde in diesem Fall horizontal gearbeitet. Den entscheidenden Fortschritt brachte die Nutzung von „bio-ink“, also Bio-Tinte. Diese ist weicher als die zuvor verwendeten Materialien. Dadurch konnten Gehirnzellen, die aus Stammzellen erzeugt wurden, in die Tinte eingebettet werden.
Der Versuch war erfolgreich – die Zellen sind in der Lage, miteinander zu kommunizieren. Die gedruckten Zellen erstrecken sich durch das Medium hinweg und bilden sowohl innerhalb der Schichten als auch zwischen den Schichten Verbindungen. Sie bilden ein umfangreiches Netzwerk, ähnlich dem im menschlichen Gehirn.
Neue Technologie ermöglicht spezifische Beobachtung des Gehirns
Das neue Verfahren ermöglicht den Forschenden eine größere Kontrolle über die Arten und Zusammensetzungen der Zellen, die sie untersuchen wollen. Bisher fand die Gehirnforschung zu einem großen Teil an Gehirn-Organoiden statt. Das sind Modellorgane aus Stammzellen, die jedoch weniger kontrolliert wachsen.
„Es ist ein einflussreiches Modell, das uns helfen kann, zu verstehen, wie Gehirnzellen und -areale von Menschen kommunizieren“, erklärt Su-Chun Zhang, Professor für Neurowissenschaften auf der News Media Plattform der Universität Wisconsin-Madison. „Es könnte unsere Sicht auf Stammzellenbiologie, Neurowissenschaft und die Entstehung von neurologischen und psychischen Krankheiten verändern.“
Dank der nun möglichen Spezifität der Drucke können die Wissenschaftler flexibel in ihrer Forschung agieren. „Wir können sehr spezifisch beobachten, wie Nervenzellen unter bestimmten Bedingungen kommunizieren, da wir exakt drucken können, was wir möchten“, so Zhang.
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Fortschritte für das Verständnis und die Behandlung von neurologischen Erkrankungen
Die neue Technologie könnte dazu genutzt werden, die Signale zwischen den Zellen einer Person mit Down-Syndrom zu verstehen oder die Unterschiede zwischen gesundem und von Alzheimer betroffenem Gehirngewebe zu erkennen. An dem Modell könnten zudem die Auswirkungen neuer Medikamente getestet werden.
Zukünftig soll die Technologie für mehrere Labore verfügbar gemacht werden. Es wird keine spezielle Ausrüstung benötigt, sie funktioniert mit handelsüblichen 3D-Druckern. Auch das erzeugte Gewebe kann mit Mikroskopen und bekannten Techniken analysiert werden. Weitere Forschungen mit 3D-Druckern sind im Gange. Eine Schädeldecke aus einem 3D Drucker wurde bereits eingesetzt. Möglicherweise könnten bald auch andere Organe gedruckt werden. (nr)
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