Bei Diabetes oder Bluthochdruck kann es passieren, dass die Niere versagt. Abhilfe schafft eine Spenderniere, doch davon gibt es zu wenige. So warteten in der Schweiz 2016 an die 1500 Menschen auf eine neue Niere – zur Verfügung standen aber nur gut 300 Spenderorgane. Solange die Betroffenen keine neue Niere erhalten, übernimmt ein Dialysegerät die Aufgabe, das Blut zu reinigen. Doch das ist ein unangenehmes, langwieriges Verfahren, das die Lebensqualität der Patientinnen und Patienten stark beeinträchtigt. Um ihnen dies zu ersparen, arbeitet die regenerative Medizin daran, Organe wie die Niere im Labor zu züchten.
Erste Versuche sind erfolgversprechend: Forschende der Hochschule für Life Sciences an der Fachhochschule Nordwestschweiz (HLS FHNW) haben erste Exemplare von Nierengewebe mit Hilfe eines 3D-Druckers hergestellt. Das Geheimnis besteht vor allem darin, die richtige Mischung der «Druckertinte» herauszufinden. Diese besteht aus zwei Arten von menschlichen Zellen: Solche, aus denen Blutgefässe entstehen und solche, die zu Nierenzellen werden. Die Zellen schwimmen in einem Gel, das der 3D-Drucker zuerst zu dünnen Schläuchen presst und dann in Form einer Niere aufeinanderschichtet.
«Die Schwierigkeit liegt darin, die richtige Konsistenz des Gels zu finden», sagt Maurizio Gullo, Wissenschaftler am Institut für Medizintechnik und Medizininformatik der HLS FHNW. Ist das Gel zu flüssig, verliert es nach dem Druck seine Form. Ist es zu fest, können sich die Zellen in ihm nicht bewegen und zu einer Niere zusammenwachsen.
In ihren Laborversuchen treffen die FHNW-Forschenden die Festigkeit des Gels bereits relativ gut. Allerdings ist die gedruckte Niere bisher nur einen Quadratzentimeter gross. Das reicht jedoch, um an ihr – als Alternative zu Tierversuchen – die Wirkung von Medikamenten zu testen. Doch Gullo ist überzeugt: «In den nächsten 10 bis 20 Jahren werden wir wahrscheinlich auch eine lebensgrosse Niere aus dem 3D-Drucker transplantieren können.»
Allerdings sind viele Organe noch komplexer aufgebaut als die Niere. Sie brauchen ein Lymphsystem, das Abfallstoffe und überschüssige Flüssigkeit ableitet, und ein vegetatives Nervensystem. Dieses steuert die Aktivität des Organs, wie zum Beispiel die erhöhte Durchblutung bei Stress. Doch je mehr Komponenten, desto anspruchsvoller der 3D-Druck. Es wird daher noch eine ganze Weile dauern, bis auch komplexere Organe wie Herz oder Leber aus dem Labor für Transplantationen zur Verfügung stehen.
Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW
