3D-gedruckte Gewebe: Neurologischen Erkrankungen auf der Spur

• Um die Ursachen von Krankheiten des Nervensystems zu analysieren, setzen Forschende auf 3D-gedruckte Gewebe.
• Ein entsprechendes Projekt wird von der Fondazione Cariplo im Rahmen der Aufforderung zu Projekteinreichungen für „Biomedical research conducted by young researchers 2021“ finanziert.
• Es bündelt die Anstrengungen von Forschenden des Politecnico di Milano und der Humanitas Universität in Mailand.

3D-gedruckte Gewebe könnten dazu beitragen, die Ursachen von neuronalen Erkrankungen zu ergründen. Die Studie mit dem Titel “Elucidating the molecular mechanisms underlying Pitt-Hopkins syndrome through the generation of 3D printed vascularized cortical organoids” untersucht die molekularen Ursachen für den Ausbruch und die Entwicklung des Pitt-Hopkins-Syndroms, einer Krankheit, die das Nervensystem betrifft. Dafür erschaffen die Forschenden ein In-vitro-Modell der menschlichen Großhirnrinde mit 3D-Bioprints von vaskularisierten neuralen Organoiden (Organreproduktionen mit Gefäßsystem).

Durch den Einsatz der aktuellen 3D-Drucktechnologien zur präzisen Steuerung der Architektur dieser Systeme kann man versuchen, die strukturelle Komplexität der Großhirnrinde zu reproduzieren. Ziel ist dabei, die neuronalen Schaltkreise mit ihrem komplizierten Unterstützungssystem (Bildung von Blutgefäßen) zu integrieren. Dies ist ein entscheidender Aspekt der Studie, weil sich somit wichtige biologische Daten in einem längeren Zeitrahmen als bei den heute verfügbaren Modellen sammeln lassen.

3D-Druck hilft, strukturelle Komplexität der Großhirnrinde zu reproduzieren

Mattia Sponchioni vom Politecnico di Milano sagt: „Unser Ziel ist es, die Grundlagen für das Verständnis der verschiedenen Krankheiten zu schaffen, welche die neuronale Entwicklung beeinträchtigen,. Somit wollen wir die Identifizierung von therapeutischen Strategien fördern. Dies war bisher undenkbar. Es handelt sich natürlich um ein sehr ehrgeiziges und stark interdisziplinäres Projekt, aber das technische Know-how, die Materialwissenschaften, die Mikrofluidik, die Neurobiologie und die Entwicklungsbiologie, die das Team des Politecnico und von Humanitas zusammenbringt, stimmen uns zuversichtlich im Hinblick auf die Fortschritte, die wir erzielen werden“.

Die Forscherin Monica Tambalo, Postdoktorandin im Humanitas-Labor für Neuroentwicklung von Dr. Simona Lodato, sagt: „Dank dieser starken Synergie hoffen wir, ‚bio-gedruckte Organoide‘ mit einem primitiven Gefäßsystem zu erhalten, in die wir komplexe Geometrien einbauen können, die sich zunehmend für die Untersuchung von Organen/Geweben im Rahmen der Erforschung von Krankheiten eignen, zum Beispiel des Nervensystems.“

Die Konvergenz der Technologien eröffnet neue Möglichkeiten, die sich nicht nur im Rahmen der universitären Ausbildung ergründen lassen (wie das MEDTEC-Projekt des Politecnico di Milano und der Humanitas-Universität zeigt), sondern auch der Förderung der Forschung und Entwicklung neuer Wissensgebiete dienen.

3D-gedruckte Gewebe: Konvergenz der Technologien eröffnet vielfältige Möglichkeiten

Die Studie wird von Mattia Sponchioni vom Politecnico di Milano in Zusammenarbeit mit Dr. Monica Tambalo von Humanitas koordiniert. Im Rahmen der Partnerschaft zwischen den beiden Mailänder Universitäten wird das Politecnico di Milano neue Strategien und innovative Materialien für das 3D-Bioprinting von vaskularisiertem Gewebe erforschen. Daran beteiligt sind Prof. Bianca Maria Colosimo vom Fachbereich Maschinenbau und Prof. Davide Moscatelli vom Fachbereich Chemie, Materialien und Chemieingenieurwesen „Giulio Natta“. Die Forschungsaktivitäten zu zerebralen Organoiden für die Untersuchung von Erkrankungen der Neuroentwicklung und die Anwendungen der Mikrofluidik für 3D-Zellkulturen werden von Dr. Simona Lodato und Prof. Roberto Rusconi vom Fachbereich für Biomedizinische Wissenschaften der Humanitas-Universität koordiniert.

Dieses prestigeträchtige, von der Cariplo-Stiftung finanzierte Projekt ist eines von mehr als 2’300, die in den letzten 30 Jahren im Bereich der Forschung unterstützt wurden. Von 1991 bis heute hat die Stiftung mehr als 540 Millionen Euro für die Unterstützung von Initiativen in den Bereichen biomedizinische Forschung und persönliches Wohlbefinden, neue Technologien, Nachhaltigkeit, Agrarlebensmittel und Kreislaufwirtschaft, Sozialforschung und evidenzbasierte, offene Innovation sowie die Förderung von Talenten bereitgestellt.

Bild oben: Schematische Darstellung des Projektziels: Erstellung eines dreidimensionalen Modells der Großhirnrinde durch 3D-Bioprinting von Zellen aus kortikalen Organoiden. Bildquelle: Politecnico di Milano

Weitere Informationen: https://www.polimi.it/ und https://www.hunimed.eu/

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