Neue Hoffnug für Herzinfarkt-Patienten: Der 3D Bioprinting Patch

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Ein Team von biomedizinischen Forschern der University of Minnesota hat einen 3D Bioprinting Patch entwickelt, das dazu beitragen könnte, Herzgewebe nach einem Herzinfarkt zu heilen. Bei Versuchen an Mäusen wurden bereits große Durchbrüche erzielt.

Heutzutage sind Herzkrankheit die Nummer Eins Todesursache in vielen „Erste-Welt“ Ländern. Allein in den Vereinigten Staaten treten mehr als 360.000 Herz-bezogene Todesfälle pro Jahr auf. Aus diesem Grund wird fleißig an einer Heilung geforscht, unter anderem mit den revolutionären Methoden des 3D-Bioprintings. Der jüngste Bioprinting Durchbruch, der von einem Forschungsteam der University of Minnesota erreicht wurde, setzt einen bedeutenden Schritt zur Behandlung und Heilung von Herzen, die durch einen Herzinfarkt beschädigt wurden.

Beim Erleiden eines Herzinfarkts wird der Blutfluss zum Herzen abgeschnitten oder blockiert, was wiederum dazu führt, dass Herzzellen sterben. Während eine Person einen Herzinfarkt überleben kann, können die beschädigten Herzzellen nicht organisch ersetzt werden, was zu Vernarbung am Herzgewebe führt. Leider bedeutet dies oft, dass die Person anfälliger für Herzinsuffizienz und weitere Herzinfarkte ist. Um dieses Problem zu behandeln, entwickelten die Wissenschaftler der University of Minnesota mithilfe von Bioprinting Technologie ein „3D-Bioprinting-Gewebe-Patch“ .

Um den 3D Bioprinting Patch zu schaffen, wurden menschliche Herz-Stammzellen auf Basis von 3D-Scans der Strukturproteine, die echtes Herzgewebe ausmachen, auf einer Matrix integriert. Durch diese Methode, sind die Stammzellen in der Lage, synchron zu wachsen und wieder normal zu schlagen. Bisher haben die Forscher den 3D-Bioprinted Cell Patch nach einem simulierten Herzinfarkt erfolgreich in das Herz einer Maus implantiert. Nach etwa einem Monat berichtete das Team über eine „signifikante Erhöhung der Funktionsfähigkeit“ des Mäuse-Herzens, da der Bioprinting Patch aus Herzzellen und Strukturproteinen tadellos integriert und in den Körper aufgenommen wurde.

Brenda Ogle, Associate Professorin für Biomedizinische Technik an der University of Minnesota sagte:“ Wir waren sehr überrascht, wie gut es funktionierte, angesichts der Komplexität des Herzens. Wir wurden ermutigt da wir gesehen hatten, dass die Zellen in dem Gerüst richtig ausgerichtet waren und eine kontinuierliche Welle von elektrischem Signal zeigten, das sich über den Patch bewegte. (…) Dies ist ein wichtiger Schritt vorwärts bei der Behandlung der Nr. 1 Todesursache in den USA. Wir haben das Gefühl, dass wir dies skalieren können, um die Herzen größerer Tiere und sogar Menschen innerhalb der nächsten Jahre zu reparieren. „

Der nächste Schritt in der Forschung wird sein, einen größeren 3D Bioprinting Patch zu entwickeln, und ihn auf ein Schweinherz zu implantieren, das ungefähr die gleiche Größe wie ein menschliches Herz besitzt.

Die Forschung wurde vor kurzem in der Zeitschrift Circulation Research veröffentlicht unter dem Titel „Myocardial Tissue Engineering With Cells Derived from Human Induced-Pluripotent Stem Cells and a Native-Like, High-Resolution, 3-Dimensionally Printed Scaffold.“
Finanzierungen für das Projekt kommen aus der National Science Foundation, den National Institutes of Health, dem Lillehei Herz-Institut (Universität von Minnesota) und dem Minnesota Institut für Ingenieure in der Medizin.