Universitätsmedizin Leipzig

Weniger Tierversuche durch neue 3-D-Druck-Technologie

Wissenschaftler der Leipziger Universitätsmedizin haben ein 3-D-Silikongitter entwickelt, auf dem sich menschliche Stammzellen ansiedeln. Erste Versuche haben gezeigt, dass sich die Funktion der Zellen im Vergleich zu 2-D-Kulturen signifikant verbessern und die neue Technologie dabei helfen kann, Tierversuche zu reduzieren.

Eingefärbte Zellkultur (lila) auf dem neu entwickelten 3-D-Silkongitter (im Hintergrund) nach der Differenzierung Richtung Knochenzelle Universitätsmedizin Leipzig/Peggy Stock

Ob Medikamente oder zahnärztliche Werkstoffe – viele Produkte müssen in Tierversuchen auf ihre Verträglichkeit geprüft werden, bevor sie auf den Markt kommen. Alternativ können für einen Teil der Tests außerhalb des Organismus herangezüchtete Zellkulturen infrage kommen.

Diese extrahierten Zellen konnten für Versuche jedoch bislang nur in zweidimensionalen Modellen, etwa auf den Böden von Petrischalen, geprüft werden. Doch menschliche Zellen wachsen im Körper in Verbänden und Organen heran - dreidimensional und nicht flach. "Studien haben gezeigt, dass Ergebnisse von 3-D-Zellkultursystemen viel besser auf den menschlichen Organismus übertragbar sind", erklärt Dr. Peggy Stock, Leiterin des Verbundforschungsprojekts der Universitätsmedizin Leipzig.

Elastisches Silikon aus dem 3D-Drucker

Nach zweijähriger Projektlaufzeit haben die Forscher ein Silikongitter entwickelt, bei dem die Stränge für das Gitter in organischer Struktur übereinander aufgetragen werden. Zuvor testeten sie verschiedene Silikonarten, bis sie die beste fanden: „Wir arbeiten mit einem Silikon, das sehr elastisch ist und ungefähr dem entspricht, wie wir es bei Organen im menschlichen Organismus vorfinden. Das Silikon muss gut für die Zellen aber natürlich auch für den 3-D-Druck funktionieren“, erläutert Stock.

Erste Tests belegen eine bessere Funktionalität der Zellen

Um zu testen, welche Vorzüge das 3-D-System gegenüber 2D-Zellkulturen bietet, isolierte das Forscherteam menschliche Stammzellen aus dem Fettgewebe. Im nächsten Schritt wurden sie auf das Silikongitter ausgesät und in einem Brutschrank kultiviert. Die Wissenschaftler differenzierten die menschlichen Stammzellen auf den 3-D-Gittern so, dass sie wie organische Zellen im Körper agieren. Dort überlebten sie bis zu sechs Wochen.

"Wir konnten zeigen, dass die Zellen das 3-D-Gitter besiedeln und dabei selbst dreidimensionale Zellstrukturen bilden. Somit bleiben ihre natürlichen Eigenschaften erhalten, etwa die Kommunikation der Zellen untereinander", berichtet Stock.

Zudem haben sich die aus Stammzellen differenzierten Leberzellen signifikant in ihrer Funktion verbessert verglichen zu den Zellen, die in einer 2-D-Kultur differenziert wurden. Das bedeutet: Die leberähnlichen Zellen konnten besser die Proteine synthetisieren, die normalerweise in Leber synthetisiert werden. Auch für Knochenzellen konnten die Forscher nachweisen, dass die Knochendifferenzierung hier besser gelingt als in einer 2-D-Kultur.

Das Silikongitter ist in breiter Anwendung anwendbar - und kann Tiervesuche vermindern

"Wir werden Tierversuche nicht gänzlich abschaffen, aber wir haben mit dem Silikongitter etwas geschaffen, das die Vorhersagen über die Machbarkeit von Neuentwicklungen im Bereich der Medizin und Arzneimittel erlaubt, in breiter Anwendung einsetzbar ist und so zur Verminderung von Tierversuchen beitragen kann", resümiert Stock. Gemäß den Förderrichtlinien wurde zunächst ein Funktionstyp entwickelt, der voraussichtlich 2025 in Serie gehen soll.

20913472091065209106620910672091348 2091349 2091069
preload image 1preload image 2preload image 3preload image 4preload image 5preload image 6preload image 7preload image 8preload image 9preload image 10preload image 11preload image 12preload image 13preload image 14preload image 15preload image 16preload image 17preload image 18preload image 19preload image 20preload image 21preload image 22preload image 23preload image 24preload image 25preload image 26preload image 27preload image 28preload image 29preload image 30preload image 31preload image 32preload image 33preload image 34preload image 35preload image 36preload image 37preload image 38preload image 39preload image 40preload image 41preload image 42preload image 43preload image 44preload image 45preload image 46preload image 47preload image 48preload image 49preload image 50preload image 51preload image 52preload image 53preload image 54preload image 55preload image 56preload image 57preload image 58preload image 59preload image 60preload image 61preload image 62preload Themeimage 0preload Themeimage 1preload Themeimage 2preload Themeimage 3preload Themeimage 4preload Themeimage 5preload Themeimage 6preload Themeimage 7preload Themeimage 8preload Themeimage 9preload Themeimage 10preload Themeimage 11preload Themeimage 12preload Themeimage 13preload Themeimage 14preload Themeimage 15preload Themeimage 16preload Themeimage 17preload Themeimage 18preload Themeimage 19preload Themeimage 20preload Themeimage 21preload Themeimage 22preload Themeimage 23preload Themeimage 24preload Themeimage 25preload Themeimage 26preload Themeimage 27preload Themeimage 28
Bitte bestätigen Sie
Nein
Ja
Information
Ok
loginform
Kommentarvorschau
Kommentarvorschau schliessen
Antwort abbrechen
Ihr Kommentar ist eine Antwort auf den folgenden Kommentar

Keine Kommentare