Auch wenn Forscher immer wieder suggerieren, sie können Blutgefäße drucken – für Dr. Kirsten Borchers vom Fraunhofer IGB ist dies Nonsens. Wir sprachen mit der Wissenschaftlerin über die Herausforderungen des Bioprinting – und was das Thema pushen könnte.
Frau Dr. Borchers, wie kam oder kommt das Video bei Ihnen an, in dem Dr. Anthony Atala vom Wake Forest Institute for Regenerative Medicine auf der Bühne während der TED-Konferenz eine Niere druckte?
Für mich war klar, dass dies Science Fiction ist, weil es sich nur um einen Geleeklumpen in Form einer Niere handeln konnte. Die innere funktionale Struktur des Organs fehlte ja. Aber dennoch fand und finde ich die Aktion von Atala gut. Denn er hat damit gezeigt: Leute, wir haben mit dem 3D-Druck eine neue Technologie, die wir jetzt auf biologische Materialien und menschliche Gewebe anwenden können. Dies eröffnet uns in Zukunft ganz neue Möglichkeiten. Dies macht das Bioprinting ja so faszinierend und vielversprechend. Aber man muss sehr genau hinschauen, was im einzelnen veröffentlicht wird. Oft handelt es sich um bloße Ankündigungen. Auch lesen wir beispielsweise oft, dass sich Blutgefäße drucken lassen. Das ist kompletter Nonsens, das kann heute noch niemand.
Wohin geht die Reise Ihrer Meinung nach – Richtung regenerativer Medizin oder eher Richtung Gewebe für vorklinische Medikamententests?
Ich würde sagen, beides entwickelt sich parallel. Wenn man Gewebe für Medikamententests drucken kann, erspart man sich viele umstrittene Tierversuche. Außerdem können im Drucker erzeugte Gewebe aus menschlichen Zellen für manche Tests wesentlich aussagkräftiger sein als die Gewebe etwa von Mäusen. Beim Einsatz in der regenerativen Medizin besteht – wie insgesamt beim Tissue Engineering – die große Herausforderung, dass man, Stand heute, letztlich nicht mit Gewissheit sagen kann, wie eine Zelle, die im Bioprinter verarbeitet wurde, im Körper langfristig reagiert, etwaige Schäden nimmt oder sich anders verhält als ihre Kollegen im Körper.
Kann das Bioprinting dem Tissue Engineering und der regenerativen Medizin dennoch einen neuen Push verpassen?
Auf jeden Fall. Gerade weil man mit Bioprintern in der Lage ist, komplexere Gewebestrukturen aufzubauen, und zwar reproduzierbarer und besser steuerbar als beim traditionellen Tissue Engineering mit 2D-Strukturen. Die Technik schreitet auch voran: Die Forscher und Geräte-Hersteller arbeiten beispielsweise daran, bei den Bioprintern verschiedene Strukturgrößen und Methoden zu kombinieren – um etwa weichere Materialien und festere, pastösen Materialien zu verarbeiten.
Welche Herausforderungen für die Technik sehen Sie?
Auf der biologischen Seite wirft dies die Frage auf, wie man ein Konstrukt, das aus verschiedenen Zelltypen besteht, kultivieren kann. Jeder Zelltyp hat nämlich unterschiedliche Ansprüche. Bislang war es beim Tissue Engineering so, dass man die verschiedenen Zelltypen meist getrennt kultiviert hat – und man die Umgebung und die Medien diesen Bedürfnissen anpassen konnte. Und jetzt will man beim 3D-Bioprinting diese Zelltypen wieder zusammenbringen, indem man etwa Bindegewebszellen mit Blutgefäßzellen und Fettzellen zusammenbringt. Dies wirft große Fragen hinsichtlich der Kultivierung dieser Gewebe auf.
Die Entwicklung und Erforschung des Bioprinting erfolgt sehr verteilt. Sehen Sie dies als Problem oder als Chance?
Ja, es gibt eine zunehmende Zahl von Forschungseinrichtungen weltweit, die sich mit dem Thema Bioprinting beschäftigen. Da fällt es schwer, den Überblick zu behalten. Außerdem entsteht dadurch eine Art Konkurrenzsituation. Doch die Zielsetzungen weichen auch voneinander ab: Zum Teil geht es wie bei uns am Fraunhofer IGB um die Entwicklung von Biotinten, zum Teil entwickeln Institute wie das Fraunhofer ILT in Aachen Verfahren zur Platzierung einzelner Zellen oder zur 3D Strukturierung von biologischen und synthetischen Materialien im Mikrometerbereich. Diese Einzelforschungen erschweren zwar die Vergleichbarkeit von Ergebnissen. Andererseits denke ich, dass das Thema noch in den Anfängen steckt, sodass es wahnsinnig viel zu tun gibt.
Wie müsste sich die Forschung in Deutschland Ihrer Einschätzung nach aufstellen, um beim Bioprinting eine führende Rolle einzunehmen?
Ich fände es prima, wenn wir in Deutschland zentrale Forschungsschwerpunkte etablieren könnten – ähnlich wie es beispielsweise derzeit in Utrecht in den Niederlanden aufgebaut wird. Dort wird ein Biofactory-Zentrum und auch ein entsprechender Studiengang etabliert. Dies könnte die Entwicklung in Deutschland wesentlich konzentrierter vorantreiben, als das heute der Fall ist. Das Wichtigste dabei wäre die Manpower. Man braucht einfach Leute, die tagein, tagaus im Labor stehen können sowie Technologie und Verfahren weiterentwickeln.
Wer könnte Ihrer Meinung nach der Treiber für eine solche Entwicklung sein? Das heißt, wer hat Interesse am Bioprinting?
Das ist ein kritischer Punkt. Letztlich muss die Gesellschaft dies wollen. Zum einen können Patienten davon vielleicht eines Tages direkt profitieren – etwa wenn sich gedruckte Organe, Knochen oder Haut implantieren lassen. Doch da darf man sich nichts vormachen: Das kostet immer noch wahnsinnig viel Geld, und diese Kosten müssten die Krankenkassen übernehmen. Zum anderen profitieren Pharmafirmen und Kosmetikhersteller davon, weil man bei den Invitro-Testsystemen vom Tier wegkommt. Dies ist ethisch gesehen ein großes Anliegen, würde aber wahrscheinlich auch Kosten senken.
Sabine Koll Journalistin in Böblingen
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