3D-gedrucktes Gerüst gibt Forschern neue Aufschlüsse über Knochenkrebs

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Wissenschaftler der Rice Universität im US-Bundesstaat Texas konnten durch knochenähnliche, 3D-gedruckte Gerüste neue Erkenntnisse hinsichtlich der Verbreitung von Knochenkrebszellen gewinnen.

Das Team unter der Leitung von Biotechniker Antonios Mikos hat die Reaktion der Krebszellen gegenüber Scherbeanspruchung – die Kraft denen Tumore ausgesetzt sind, wenn viskose Flüssigkeiten wie Blut durch den Knochen fließen – getestet. Dabei wurde festgestellt, dass die Struktur des Gerüsts eine konkrete Auswirkung auf für das Krebswachstum verantwortliche Signalproteine hat. Die Größe und Form der Poren sowie die Porosität des Gerüsts wirkt sich auf die Anlagerung von Zellen aus, verändert die Durchlässigkeit und kann die Zellwanderung beeinflussen.

3D-Druck ermöglichte es den Forschern, die natürliche Struktur von Knochen so ähnlich wie möglich künstlich herzustellen. Dabei wurden knochenähnliche Kunststoffe mit Poren verschiedener Größe hergestellt. Je nach Ausrichtung dieser Poren wirkt eine höhere oder geringere Scherbeanspruchung auf die Tumorzellen. Laut den Ergebnissen der Studie haben sich Zellen unter Durchfluss von Flüssigkeiten stärker vermehrt als bei geringer oder fehlender Flüssigkeitsströmung. Weiters wurde festgestellt, dass die Zellen unter größerer Strömung auch mehr insulinähnliche Wachstumsfaktoren produzierten, die ein entscheidende Rolle bei der Resistenz gegen Chemotherapy spielen.

Ziel des Forschungsprojekts ist es komplexe in vitro Tumormodelle zu entwickeln, die eine Plattform für Arzneimitteltests darstellen und gleichzeitig die damit verbunden Kosten reduzieren. Durch die Veränderung der Gerüststruktur kann das mechanische Umfeld durch das Flüssigkeiten fließen sowie das Ausmaß der Scherbeanspruchung auf Tumorzellen geändert werden.

Die Studie mit dem Titel „Effects of shear stress gradients on Ewing sarcoma cells using 3D printed scaffolds and flow perfusion“ wurde in ACS Biomaterials, Science & Engineering, publiziert.