Eine innovative Technologie, die ultradünne Schichten menschlicher Zellen in röhrenförmigen Strukturen erzeugt, könnte die Entwicklung lebensechter Blutgefäße und Därme im Labor vorantreiben.
Die als RIFLE (Rotational Internal Flow Layer Engineering) bekannte Technik ermöglicht den Aufbau separater Schichten mit einer Dicke von nur einer Zelle.
Diese Vielseitigkeit ist entscheidend für die Entwicklung präziser menschlicher Modelle von geschichtetem röhrenförmigem Gewebe für den Einsatz in der Forschung und bietet eine wichtige Alternative zu Tiermodellen, sagen Experten.
Superdünne Schichten
Wissenschaftler konnten die Technologie demonstrieren, indem sie Zellen in hauchdünnen Schichten herstellten, die denen eines menschlichen Blutgefäßes ähneln.
Überall im Körper findet sich geschichtetes röhrenförmiges Gewebe – in Blutgefäßen, im Verdauungstrakt und anderen Organen. Es kann mehrere Zelltypen aufweisen und Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften und Funktionen erzeugen.
Aktuelle Methoden zur Herstellung menschlichen Gewebes im Labor – bekannt als Biofabrikation – fehlen möglicherweise die Details, die zur Nachahmung dieser komplexen Strukturen erforderlich sind.
Rotierendes Rohr
RIFLE wurde von Experten der Universität Edinburgh entwickelt und ist eine kostengünstige und schnelle Biofabrikationsmethode, die in sehr kleinem Maßstab eingesetzt werden kann.
Bei dieser Technik wird eine kleine Menge zellhaltiger Flüssigkeit in ein mit hoher Geschwindigkeit rotierendes Röhrchen injiziert – bis zu 9000 U/min. Durch die Rotationsgeschwindigkeit verteilen sich die Zellen gleichmäßig auf der Innenfläche des Röhrchens, wobei höhere Geschwindigkeiten zu dünneren Schichten führen.
Wenn dieser Vorgang wiederholt wird, baut es Zellschichten auf, um eine röhrenförmige Struktur aus verschiedenen, unterschiedlichen Schichten mit einer hohen Zelldichte zu schaffen.
Lebensechtes Gewebe
Die Möglichkeit, im Labor auf wirtschaftliche Weise geschichtetes röhrenförmiges Gewebe herzustellen, könnte ein wichtiges Modell für die Arzneimittelentwicklung sein, sagen Experten. Genaue menschliche Modelle des Darmgewebes könnten es Unternehmen ermöglichen, zu überwachen, wie oral eingenommene Medikamente im Darm absorbiert werden.
Mit der RIFLE-Technologie können wir im Labor die hohen Auflösungen erzeugen, die wir in menschlichen geschichteten röhrenförmigen Geweben wie Blutgefäßen beobachten.
„Entscheidend ist, dass dabei dieselben Materialien und Zellen verwendet werden, die wir in unserem eigenen Körper finden. Dieses Maß an Genauigkeit ist für Forscher, die neue Medikamente entwickeln und Krankheiten untersuchen wollen, von entscheidender Bedeutung – und reduziert letztendlich die Notwendigkeit von Tierversuchen“, sagt Dr. Ian Holland .
In Zusammenarbeit mit dem Kommerzialisierungsdienst der Universität, Edinburgh Innovations, hat das Team nun die RIFLE-Technologie patentieren lassen und arbeitet an der Entwicklung weiterer Anwendungen dieser neuartigen Technik.
Die Entwickler von RIFLE weisen darauf hin, dass weitere Tests und klinische Studien erforderlich sind, bevor im Labor gezüchtetes Gewebe für die Verwendung bei menschlichen Transplantationen verfügbar ist.
Mehr Informationen:
Ian Holland et al., Biofabrikation geschichteter Gewebe durch Rotations-Internal-Flow-Layer-Engineering, Biofabrikation (2023). DOI: 10.1088/1758-5090/ace2ed