Mini-Herz aus dem 3D-Drucker

Israelische Forscher haben mit einem 3D-Drucker ein Mini-Herz aus menschlichem Gewebe erzeugt. Der Prototyp, dessen Zellen sich allerdings noch nicht synchron zusammenziehen können, habe die Größe eines Hasenherzens, sagte Studienleiter Professor Dr. Tal Dvir von der Universität Tel Aviv am Montag vor Journalisten. Das Herz bestehe aus Gewebe und Blutgefäßen und verfüge über Kammern. Es sei vergleichbar mit dem Herz eines menschlichen Fetus. Die Forscher stellen ihre Entwicklung auch im Fachblatt «Advanced Science» vor. 

«Wir entnehmen per Biopsie Fettgewebe eines Patienten», erläuterte der Biotechnologe Dvir den Prozess. Dann würden zelluläre und nicht-zelluläre Bestandteile getrennt. «Die Fettzellen werden zu Stammzellen umprogrammiert, diese differenzieren sich wiederum in Herzzellen, Endothelzellen und andere.» Das extrazelluläre Material wie etwa Strukturproteine wurde demnach zu Hydrogelen verarbeitet, die dann mit den verschiedenen Zelltypen vermischt wurden. Aus diesen «Bio-Tinten» erzeugte der 3D-Drucker dann das Mini-Herz.

«Das Herz ist komplett kompatibel mit dem Patienten, weil es aus seinem eigenen Gewebe geschaffen ist, und wird deshalb keine Immun-Gegenreaktion auslösen», sagte Dvir. «Es ist das erste Mal, dass ein ganzes Herz mit Zellgewebe und Blutgefäßen gedruckt wurde.» In ähnlichen Versuchen seien bisher nur synthetische Stoffe oder anderes natürliches Gewebe verwendet worden.

Nun wollen die Forscher den Prototypen in einem speziellen Bioreaktor reifen zu lassen. «Die Zellen sollen lernen, besser miteinander zu interagieren, bessere elektrische Signale zu geben, so dass das Herz pumpen kann.» Binnen eines Jahres sollen solche Herzen in Tierversuchen an Hasen oder Ratten getestet werden.

Bis zu einem möglichen klinischen Einsatz beim Menschen dauere es aber noch viele Jahre, sagte Dvir. «Wir hoffen, das wir innerhalb von zehn Jahren 3D-Drucker in Krankenhäusern haben, die verschiedene Arten von Gewebe drucken können.» Auf dem Weg dorthin gebe es noch viele Herausforderungen. Deshalb könne er nicht voraussagen, wann das erste gedruckte Herz bei einem Menschen implantiert werde. «Wir können nur hoffen, dass es in etwa zehn Jahren soweit sein wird.»

«Es ist eine wichtige Forschung, weil wir in Deutschland zu wenige Organspender haben und deshalb Alternativen dringend gesucht werden», sagt Professor Dr. Hermann Reichenspurner, Leiter der Klinik für Herz- und Gefäßchirurgie am Hamburger Universitätsklinikum Eppendorf (UKE), der nicht an der Studie beteiligt war. «Es gibt zwar Kunstherzen, aber die sind vor allem im Langzeitverlauf mit menschlichen Spenderherzen nicht vergleichbar.» Bei dem israelischen Projekt sei «der Vorteil, dass es körpereigene Zellen wären» und es damit zu keiner Abstoßungsreaktion gegen das Organ käme.

In Deutschland befasse man sich seit Jahren mit der Züchtung von «Flecken» aus Herzgewebe, erklärt der Herzchirurg. Diese könnten in Zukunft Teile eines kranken Herzen ersetzen. Insgesamt sei die Forschung in dem Bereich aber sehr aufwendig und bisher nur im Kleintiermodell etabliert. Bis zum Einpflanzen eines gezüchteten Herzen beim Menschen «muss man damit rechnen, dass noch deutlich mehr als zehn Jahre vergehen werden», betont Reichenspurner.