3D-Druck von Zellen Augengewebe mithilfe von 3D-Bioprinting

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National Eye Institute National Institutes of Health

Forschende des National Eye Institute (NEI) haben laut einer Mitteilung eine Möglichkeit entwickelt, Erblindungskrankheiten besser zu erforschen, indem sie Augengewebe aus Stammzellen per 3D-Bioprinting herstellten.

Ein Forschungsteam habe mehrere Zellen gedruckt, welche die äußere Blut-Retina-Schranke darstellen sollen. In dieser Schicht würden Augenerkrankungen wie die Makuladegeneration (AMD) beginnen. Da Ursprung und Verlauf der Erkrankung bisher mangelhaft erforscht seien, habe man nach einer Technik gesucht, die Mechanismen der Krankheit besser nachvollziehen zu können.

Sehverlust durch AMD

Retinale Pigmentepithel (RPE) seien die Bestandteile der äußeren Blut-Retina-Schranke. Das RPE sei dabei von der blutgefäßreichen Choriocapillaris durch die bruch‘sche Membran getrennt. Diese Membran reguliere dabei den Transfer von Nähr- und Abfallstoffen.

Bei der AMD-Erkrankung sei dieser Austausch eingeschränkt, da sich Lipoproteinablagerungen außerhalb der Membran bilden würden. Nach einiger Zeit breche das RPE zusammen, die Photorezeptoren würden degenerieren und die erkrankte Person könne ihr Augenlicht verlieren.

Statement

„Der Weihnachtsbraten aus dem 3D-Drucker ist keine Fiction mehr“

Simulation der Erkrankung durch induzierten Stress

Kapil Bharti, Ph.D., Leiter der NEI-Sektion für Augen- und Stammzell-Translationsforschung, habe mit seinem Team drei unreife Aderhaut-Zellarten in einem Hydrogel vereint. Dieses Gel sei dann dann auf ein biologisch abbaubares Gerüst gedruckt worden. Nach wenigen Tagen seien die Zellen schließlich unter Beifügung von Pigmentepithelzellen zu einem Kapillarnetz gereift. Die Forschenden hätten die Zellen auf Stresszufuhr und Sauerstoffentzug getestet. Dabei habe man ähnliche Reaktionen wie bei der AMD-Erkrankung feststellen können und Medikamente gegen AMD hätten ebenso gewirkt.

Temperaturabhängiges Hydrogel

Mithilfe des neuen Modells könne laut Bharti bewiesen werden, dass die RPE-Zellen die Genexpression von Fibroblasten verändert, welche unter anderem die bruch’sche Membran bilden. Eine Herausforderung der Forschung sei die Herstellung eines idealen biologisch abbaubaren Gerüsts gewesen. Das erzeugte Hydrogel sei äußerst temperaturempfindlich und würde sich in warmem Zustand auflösen. Kalt würde das Gel jedoch deutliche Reihen bilden, wodurch die Gewebestrukturen präziser quantifiziert werden könnten. Dazu werde das Verhältnis der anfangs kombinierten Zellen optimiert.

Gewebemodelle wie diese ließen sich translational anwenden und könnten zur Entwicklung von Therapeutika beitragen. Die Forschenden planen zusätzlich, auch andere Zelltypen, wie Immunzellen zu drucken, um native Gewebe besser nachstellen zu können.

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