Blasenleiden einfach mit ausgedrucktem Gewebe behandeln
Trauma, Krebs, Entzündungen, Inkontinenz und eine Vielzahl weiterer Erkrankungen können eine Augmentationsplastik der Blase erfordern. Bei diesem auch als Zystoplastik bezeichneten chirurgischen Eingriff wird die Blase meist unter Nutzung von Stücken des patienteneigenen Darms oder Magens vergrößert. Das Verfahren verbessert zwar die Urinspeicherung, verringert den Harnverlust und leitet bei Menschen mit Zystektomie den Urin ab, doch sind diese Vorteile mit einigen langfristigen Risiken verbunden. „Da Darm- und Blasengewebe nicht vollständig kompatibel sind, treten bei den meisten Betroffenen etliche Komplikationen auf, die ihre Lebensqualität erheblich beeinträchtigen können“, erläutert Apostolos Klinakis, Forscher an der Biomedizinischen Forschungsstiftung der Akademie von Athen(öffnet in neuem Fenster). Aufgrund dieser Komplikationen wurde die Entwicklung von künstlichem Blasengewebe vorangetrieben, wobei dieses Vorhaben mit dem Aufkommen der 3D-Drucktechnologie großen Anschub erhalten hat. „Da lebende Zellen gedruckt werden können, bedeutet der 3D-Druck eine neue Ära für die regenerative Medizin“, fügt Klinakis hinzu. Die Technologie dient jedoch meist dem Druck einfacher Gewebe wie etwa der Hornhaut des Auges und nicht komplexer Gewebe wie das der Blase. Doch mit Unterstützung des EU-finanzierten Projekts UroPrint(öffnet in neuem Fenster) planen Klinakis und ein interdisziplinäres hochqualifiziertes Forschungsteam, hier die Dinge zu ändern. „Unser Ziel war bestand darin, vollständig funktionsfähiges, immunkompatibles Urothelgewebe ex- und in vivo per Laserdruck herzustellen, um es bei der Vergrößerung und beim Ersatz der Blase einzusetzen“, erklärt Klinakis.
Innovative Biotinten und effizientes Laserdrucksystem
Um diese Vision zu verwirklichen, wurden im Rahmen des Projekts eine Reihe wichtiger Fortschritte in Bereichen wie Optik, Lasertechnologien, Materialwissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Mikroinstrumentierung und der experimentellen Chirurgie erzielt. Zu diesen Errungenschaften gehören Protokolle für die Entwicklung von glatten Muskel- und Urothelzellen, die aus primären menschlichen Blasenbiopsien gewonnen werden, sowie für deren Expansion und Kryokonservierung in Übereinstimmung mit guten Herstellungspraktiken. Das Projektteam entwickelte außerdem Hydrogel-Biotinte-Formulierungen auf der Grundlage eines Biomaterials aus humanem methacryliertem Thrombozytenlysat (PLMA). Weitere wichtige Ergebnisse sind eine Vorrichtung zur Messung der physikalisch-mechanischen Merkmale und Permeabilitätseigenschaften der gedruckten Transplantate sowie Hardware und Verfahren, die das effiziente Drucken von Zellen gestatten. „Ungeachtet von Herausforderungen wie der Knappheit an bioptischem Material und der Schwierigkeit, Urothelzellen aus alten Biopsien zu expandieren, ist es dem Projektteam gelungen, innovative Biotinten und ein Laserdrucksystem zu entwickeln, das die Anpassung der Druckparameter auf der Grundlage von anatomische Variabilitäten ermöglicht“, berichtet Klinakis.
Wirksame Methode zur Behandlung von Blasenleiden
Laut Klinakis wird mit dem projekteigenen Laser-Biodrucken von Blasengewebe ein langjähriges Problem bei der wirkungsvollen Behandlung von Blasenerkrankungen gelöst. „Indem wir die mit der Transplantation von Darm- und Blasengewebe verbundenen Nebenwirkungen lindern oder sogar beseitigen, verbessern wir nicht nur die Lebensqualität der Betroffenen und ihrer Angehörigen, sondern verringern auch die finanzielle Belastung, da lasergedrucktes Gewebe kostengünstiger ist“, schließt er. Die Forscherinnen und Forscher des Projekts arbeiten nun daran, ihre Ergebnisse in Fachzeitschriften zu veröffentlichen und ihre Laserdrucklösung in die Phase der klinischen Studien am Menschen zu überführen. Sie erkunden außerdem, wie sie in anderen Bereichen der regenerativen Medizin zum Einsatz kommen kann.
