3D-Drucker zur Herstellung von menschlichem Gewebe an Bord der ISS

Zwei High-Tech-Unternehmen haben sich zusammengeschlossen, um den ersten 3D-Drucker zu entwickeln, mit dem menschliches Gewebe unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit im Weltraum hergestellt werden kann. Techshot Inc., ein kommerzieller Entwickler und Betreiber von Raumfahrtausrüstung; und nScrypt, ein Hersteller der weltweit modernsten industriellen 3D-Bioprinter und -Elektronikdrucker, hat die 3D-BioFabrication-Anlage (BFF) entwickelt. Die BFF wird adulte humane Zellen (wie Stammzellen oder pluripotente Zellen) und aus adulten Geweben stammende Proteine ​​als Bioink verwenden, um lebensfähiges Gewebe zu erzeugen. Ein kleines Bio-Ink-Startup, Bioficial Organs, wurde ebenfalls zu dem Projekt konsultiert. Der Start zur Internationalen Raumstation erfolgt im Juli an Bord der Frachtmission SpaceX CRS-18 von Floridas Cape Canaveral Air Force Station.

Obwohl die Aussicht auf die Herstellung von Herzen und anderen Organen über einen 3D-Bioprinter wahrscheinlich ein Jahrzehnt entfernt ist, ist der Start im Juli ein wichtiger Meilenstein auf diesem Weg. In der Anfangsphase für BFF, die etwa zwei Jahre dauern könnte, werden Testdrucke von kardialem Gewebe mit zunehmender Dicke erstellt. Die nächste Phase, in der Herzstücke im Weltraum hergestellt und am Boden ausgewertet werden (unter dem Mikroskop und möglicherweise bei kleinen Tieren wie Ratten), könnte etwa bis 2024 dauern.

Ein langfristiger Erfolg der BFF könnte letztendlich dazu führen, dass der derzeitige Mangel an Spenderorganen verringert wird und nicht mehr erforderlich ist, dass jemand erst sterben muss, damit eine andere Person ein neues Herz, ein anderes Organ oder Gewebe erhält.

Obwohl Forscher mit dem 3D-Druck von Knochen und Knorpel auf der Erde einige Erfolge erzielt haben, war die Herstellung von menschlichem Weichgewebe (wie Blutgefäßen und Muskeln) schwierig. Wenn auf der Erde versucht wird, mit weichen, leicht fließenden Biomaterialien zu drucken, kollabieren die Gewebe unter ihrem eigenen Gewicht – und es entsteht kaum mehr als eine Pfütze. Wenn jedoch dieselben Materialien in der Mikrogravitationsumgebung des Weltraums hergestellt werden, behalten die 3D-gedruckten Strukturen ihre Form.

Sobald die Strukturen im Weltraum gedruckt sind, werden sie in ein Zellkultursystem eingebracht, das sie im Laufe der Zeit bis zu einem Punkt stärkt, an dem sie lebensfähige, selbsttragende Gewebe werden, die auch in der Schwerkraft der Erde fest bleiben.

John Vellinger, President und CEO von Techshot, sagte, der Start von BFF im Juli sei der Höhepunkt von mehr als vier Jahren Forschung und Planung.

“Das Konzept, Gewebe oder ein Organ mit einem 3D-Bioprinter im Weltraum zu entwickeln, gibt es schon seit Jahren”, sagte er. “Aus technologischer und biologischer Sicht war es ein mühsamer Prozess, Experimente und Tests durchzuführen. Es ist sowohl für das Team als auch für die gesamte Medizin eine erstaunliche Sache, zu sehen, dass dies zusammenkommt.”

Für Dr. Ken Church, CEO von nScrypt, ist das langfristige Potenzial von BFF sehr persönlich. Vor vierundzwanzig Jahren wurde Churchs Tochter mit einer Lunge geboren. Sie hat überlebt und lebt heute trotz fehlender Lunge ein aktives und erfülltes Leben. Aber Church erinnert sich, laut gedacht zu haben: “Ich wünschte, wir könnten ihr eine weitere Lunge machen.”

Die Aussicht auf eine Lunge ist heute nicht mehr so ​​weit hergeholt. “Die Montage einer menschlichen Lunge oder eines anderen Organs ist noch Jahre entfernt, aber keine Science-Fiction mehr.” Church sagte. “BFF ist der Fahrplan, um dorthin zu gelangen. Und dieses BFF-Team weiß, wie man diesem Plan folgt. Ich habe keinen Zweifel, dass BFF irgendwann jemandem wie meiner Tochter eine zweite Lunge zur Verfügung stellen wird.”