3D-gedruckte Lungen von der University of Saskatchewan ermöglichen fortgeschrittene Krankheitsforschung
Die Forschungsergebnisse sind vielversprechend für die Verbesserung der Erforschung von Tuberkulose und Mukoviszidose
Laut Canadian Light Source, einer nationalen Forschungseinrichtung der University of Saskatchewan (USask), arbeiten Forscher der Vaccine and Infectious Disease Organization (VIDO) und des College of Engineering daran, ein besseres Modell für die Untersuchung von Lungenerkrankungen wie Tuberkulose und Mukoviszidose zu entwickeln – im Vergleich zu typischen zweidimensionalen Modellen, die die Form der menschlichen Lunge nicht genau wiedergeben.
„Wir haben erkannt, dass uns ein realistisches Modell für Lungenerkrankungen fehlt … und das bedeutet, dass wir keine wirklich bessere Strategie für Lungentherapien planen können“, sagte Dr. Nuraina Dahlan von VIDO, eine der Wissenschaftlerinnen, die an der Entwicklung eines dreidimensionalen Lungengewebemodells arbeiten. Ein 3D-Modell würde laut ihr eine genauere Umgebung für die Untersuchung neuer Medikamente und Krankheitserreger im Labor bieten. Nuraina studiert unter Dr. Neeraj Dhar und Dr. Arinjay Banerjee (beide bei VIDO) sowie Dr. Daniel Chen (College of Engineering).
Die Lunge enthält ein Gerüst – die sogenannte extrazelluläre Matrix –, in dem die Lungenzellen leben. Dahlan und ihr Team nutzten die Canadian Light Source an der USask, um ihre 3D-gedruckten Modelle zu untersuchen, damit sie die Form und Funktion des Gewebes verstehen konnten, ohne die Proben zu beschädigen.
Sie fanden heraus, dass ihr Modell – das mit speziellen Bio-Tinten, die echte lebende Zellen enthalten, in 3D gedruckt wurde – tatsächlich eine Umgebung bietet, in der menschliche Lungenzellen überleben können. Dies deutet darauf hin, dass das Modell eine geeignete Umgebung für das Wachstum neuer Zellen sein könnte. In dem Gemeinschaftsprojekt züchteten VIDO-Forscher die lebenden Zellen, die in die Lungenmodelle eingebaut wurden, während Forscher der Ingenieursfakultät die Modelle mit Hilfe von 3D-Druck herstellten. Der nächste Schritt in dieser Forschung wird darin bestehen, eine weitere Lunge im 3D-Druck herzustellen und dann zu beobachten, wie sie auf Infektionskrankheiten reagiert.
Dahlan sagt, dass ein Modell, das die tatsächliche menschliche Lunge perfekt nachahmt, eine bahnbrechende Veränderung für die Lungenbehandlung darstellen würde. Wissenschaftler könnten ein besseres Verständnis dafür gewinnen, wie Lungenerkrankungen funktionieren, patientenspezifische Behandlungen entwickeln und schließlich ganze Lungen im Labor züchten.
„Dadurch könnten wir nicht nur Krankheiten erforschen, sondern auch im Labor gezüchtete Lungen als Ersatz für Transplantationen verwenden. In jedem Fall ermöglicht uns ein genaueres Lungenmodell die Entwicklung personalisierter Behandlungsstrategien: Wir können testen, ob ein bestimmtes Medikament für einen bestimmten Patienten geeignet ist. Letztendlich bietet uns dieses Modell bessere Möglichkeiten für die Prävention und Behandlung von Lungenerkrankungen“, so Dahlan.
Die Forschungsergebnisse finden Sie hier.
