Wissenschaftler der Universität Oxford haben eine innovative 3D-Drucktechnik entwickelt, welche die Behandlung von Hirnverletzungen revolutionieren könnte. Dabei werden Nervenzellen erzeugt, die die Struktur der Grosshirnrinde, der äusseren Schicht des Gehirns, nachbilden. Darüber berichtet Study Finds.
Hirnverletzungen, die durch Traumata, Schlaganfälle oder Operationen von Hirntumoren verursacht werden, führten oft zu erheblichen Schäden an der Grosshirnrinde, so das Portal. Diese Schäden könnten das Erkennen, die Bewegung und die Kommunikation beeinträchtigen. Weltweit würden jährlich 70 Millionen Menschen traumatische Hirnverletzungen erleiden, von denen fünf Millionen schwer oder sogar tödlich seien. Gegenwärtig gebe es keine wirksamen Behandlungsmöglichkeiten für schwere Hirnverletzungen, was die Lebensqualität der Patienten stark beeinträchtige.
Bei dem neuen Ansatz wird zweischichtiges Hirngewebe mittels 3D-Druck mit menschlichen neuronalen Stammzellen hergestellt. Nach der Implantation in Mäusegehirne fügen sich diese Zellen sowohl strukturell als auch funktionell nahtlos in das Wirtsgewebe ein.
Neu entwickelte humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSCs) spielen laut der Autoren eine entscheidende Rolle, da sie sich in verschiedene menschliche Gewebezelltypen verwandeln können und von den Patienten selbst stammen, wodurch Immunreaktionen reduziert werden.
Durch die Manipulation von hiPSCs mit Wachstumsfaktoren und Chemikalien schaffen die Forscher «Biotinten», die in 3D gedruckt werden können und dabei ihre Schichtstruktur beibehalten.
Diese Forschung ist das Ergebnis von zehn Jahren Erfahrung mit 3D-Drucktechnologien und hat Anwendungsmöglichkeiten, die über die Reparatur von Hirnverletzungen hinausgehen, wie zum Beispiel Medikamententests, Studien zum Gehirnwachstum und die Verbesserung unseres Verständnisses von Kognition.
Der Schwerpunkt liegt den Forschern zufolge nun auf der Verfeinerung der Technik, um die komplizierten Schichten der menschlichen Gehirnarchitektur nachzubilden. Der Hauptautor der Studie, Zoltán Molnár, Professor an der Fakultät für Physiologie, Anatomie und Genetik in Oxford, erklärte:
«Die Entwicklung des menschlichen Gehirns ist ein delikater und aufwändiger Prozess mit einer komplexen Choreografie. Es wäre naiv zu glauben, dass wir den gesamten zellulären Ablauf im Labor nachbilden können. Dennoch zeigt unser 3D-Druck-Projekt einen wesentlichen Fortschritt bei der Steuerung des Schicksals und der Anordnung menschlicher iPSCs, um die grundlegenden Funktionseinheiten der Grosshirnrinde zu bilden.»