Tiroler Forscher entwickelten wachsendes Tumor-Modell aus 3D-Drucker

Forscher des 3D-Bioprinting-Labors der MedUni Innsbruck haben ein Gewebemodell entwickelt, anhand dessen die Entwicklung von Tumoren und die Wirksamkeit von Krebsmedikamenten quasi im Livemodus beobachtet werden können. Das biogedruckte Modell wachse von selbst und erlaube Rückschlüsse darauf, wie der Tumor seine Umgebung manipuliert und für sich nutzt, so die MedUni in einer Aussendung. Die standardisierte Produktion solcher Modelle erlaube zudem Forschung ohne Tierversuche.

red/Agenturen

Das sogenannte 3D-Tumormikroumgebungs-Modell wurde von den Innsbrucker Forschern Daniel Nothdurfter, Judith Hagenbuchner und Michael Außerlechner entwickelt und zum Patent angemeldet. Es besteht aus einer Kombination aus komplexem, gefäßbildendem Gewebe, das auf einem „fluidic chip“ sitzt. Schon während des Druckprozesses würden die Forscher kugelförmige Tumorzellaggregate aus einem Neuroblastom - einer der häufigsten soliden Tumoren bei Kleinkindern - zwischen die Zellen des Gewebes setzen, hieß es. Diese würden dort innerhalb von zwei bis drei Wochen zu einem Mikrotumor heranwachsen.

„Unser Gewebe wächst bis zu einer Dicke von drei Millimetern zu einem dreidimensionalen Netzwerk heran“, strich Außerlechner die Besonderheit des Modells hervor. In einem ersten Schritt würden dafür feine Kanäle in die Chips gelasert, und mit dem Biodrucker ein dreidimensionales Hydrogel mit Zellen so aufgebaut, dass feine Kanäle im Gewebe direkt an die Kanäle im Chip angeschlossen werden. Weil das Gewebe zwei bis drei Wochen braucht, um zu wachsen und zu reifen, hätten die darin liegenden Zellen Zeit, sich zu organisieren, ging der Mikrobiologe ins Detail.

Durch die feinen, Blutgefäß-ähnlichen Kapillaren können alle Zellen im Gewebemodell ausreichend versorgt werden, beschrieb Biotechnologin Hagenbuchner, die das 3D-Biodrucklabor gemeinsam mit Außerlechner leitet und gründete. Die Gefäße würden „direkt mit dem Biodrucker generiert". Sie bilden die Hauptversorgungsrouten und haben einen Durchmesser von ca. 0,3 Millimetern, so die Biotechnologin weiter. Feine Kapillare, die auch Zellen im Gewebe versorgen, die weiter von diesen Kanälen entfernt sind, entstünden dank einer spezielle Biotinte.

In den „nahezu realen Bedingungen“ im Gewebemodell konnten die Forscher beobachten, wie der kleine Tumor die Kapillaren aus dem Gewebe anzog und diese dann in den Tumor hineinwuchsen, berichtete Co-Laborleiter Außerlechner über die konkreten Ergebnisse. Der Tumor baue sich also "seine eigene Versorgungsstruktur auf“. „Dieses 3D-Modell wird uns helfen, die Mechanismen der Karzinogenese, also des Tumorwachstums, noch besser zu verstehen und damit die Tumormikroumgebung als therapeutisches Ziel für die Krebsbekämpfung besser nutzbar zu machen“, war Außerlechner überzeugt. Auch das Fachjournal Biofabrication hatte über die Erkenntnisse aus Innsbruck berichtet.