{"id":390000,"date":"2022-08-03T06:30:00","date_gmt":"2022-08-03T04:30:00","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=390000"},"modified":"2022-08-03T06:30:00","modified_gmt":"2022-08-03T04:30:00","slug":"dem-tumor-beim-wachsen-zusehen-im-3d-tumormikroumgebungs-modell","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/dem-tumor-beim-wachsen-zusehen-im-3d-tumormikroumgebungs-modell\/","title":{"rendered":"Dem Tumor beim Wachsen zusehen \u2013 im\u00a03D-Tumormikroumgebungs-Modell"},"content":{"rendered":"\n<p>Im <a href=\"https:\/\/www.i-med.ac.at\/bioprinting\/3Dbioprinting.html.de\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">3D Biodrucklabor<\/a> der&nbsp;<em><a href=\"https:\/\/www.i-med.ac.at\/mypoint\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Medizinischen Universit\u00e4t Innsbruck<\/a><\/em>, besch\u00e4ftigt man sich mit der Herstellung von menschlichem Gewebe, das mit 3D-Biodruckern aufgebaut werden kann. Der Nachbau von menschlichem Gewebe erm\u00f6glicht es, Krankheiten zu simulieren und zu untersuchen. Zuletzt gelang es dem Forscherteam ein&nbsp;<em><strong>3D-Tumormikroumgebungs-Modell<\/strong>&nbsp;<\/em>zu entwickeln, mit dem man die Entwicklung von Tumoren und die Wirksamkeit von Krebsmedikamenten im nachgebauten menschlichen Gewebe in Echtzeit untersucht kann.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Mikrofluidik<\/h2>\n\n\n\n<p>Das <em>3D-Tumormikroumgebungs-Modell<\/em> ist eine Kombination aus komplexem gef\u00e4\u00dfbildendem Gewebe und einem&nbsp;<em>fluidic chip<\/em>.&nbsp;Der Chip ist 28 mal 21 Millimeter gro\u00df und funktioniert nach den Prinzipien der&nbsp;<strong>Mikrofluidik<\/strong>, die sich<strong>&nbsp;<\/strong>mit dem Verhalten von Fl\u00fcssigkeiten und Gasen auf kleinstem Raum besch\u00e4ftigt. Dieses kann sich wesentlich von dem Verhalten makroskopischer Fluide unterscheiden, weil in dieser Gr\u00f6\u00dfenordnung Effekte dominieren k\u00f6nnen, welche in der klassischen&nbsp;Str\u00f6mungslehre&nbsp;oft vernachl\u00e4ssigt werden.<\/p>\n\n\n\n<p>Mikrofluidische Bauteile dieser Art sind im Bereich der Kultivierung von Zellen zwar bereits in Anwendung, doch verf\u00fcgen sie meist nur \u00fcber eine Zellschicht. Das Gewebe der Innsbrucker wird aber bis zu einer Dicke von drei Millimetern gedruckt und, wie im menschlichen K\u00f6rper, entwickelt sich darin ein dichtes dreidimensionales Kapillargef\u00e4\u00dfnetzwerk.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Standardisierte Produktion<\/h2>\n\n\n\n<p>Der Nachbau des menschlichen Gewebes basiert auf einem dreidimensionalen Hydrogel, das im 3D-Biodrucker Schicht f\u00fcr Schicht mit Zellen aufgebaut wird.&nbsp;F\u00fcr das neu entwickelte <em>3D-Tumormikroumgebungs-Modell<\/em> wird das nachgebaute menschliche Gewebe direkt in den fluidischen Chip aus Plexiglas gedruckt, wo es dann nat\u00fcrlich und von selbst w\u00e4chst. Dadurch entstehen nahezu reale Bedingungen, die es erm\u00f6glichen, in Echtzeit und im Detail zu erforschen, wie der Tumor seine Umgebung manipuliert und f\u00fcr sich nutzt.&nbsp;Das von menschlichem Gewebe abgeleitete \u00c4quivalent kann standardisiert produziert werden und macht Tierversuche ersetzbar. Das&nbsp;<em>3D-Tumormikroumgebungs-Modell<\/em> wurde zum Patent angemeldet.<\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-embed is-type-video is-provider-youtube wp-block-embed-youtube wp-embed-aspect-16-9 wp-has-aspect-ratio\"><div class=\"wp-block-embed__wrapper\">\n<iframe loading=\"lazy\" title=\"3D Biodruck: Dem Tumor beim Wachsen zusehen\" width=\"1290\" height=\"726\" src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/TENL2vHLdiM?feature=oembed\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share\" referrerpolicy=\"strict-origin-when-cross-origin\" allowfullscreen><\/iframe>\n<\/div><\/figure>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n<div class=\"vlp-link-container vlp-layout-basic wp-block-visual-link-preview-link\"><a href=\"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/biologisches-gewebeimplantat-per-3d-druck\/\" class=\"vlp-link\" title=\"Biologisches Gewebeimplantat per 3D-Druck\"><\/a><div class=\"vlp-layout-zone-side\"><div class=\"vlp-block-2 vlp-link-image\"><\/div><\/div><div class=\"vlp-layout-zone-main\"><div class=\"vlp-block-0 vlp-link-title\">Biologisches Gewebeimplantat per 3D-Druck<\/div><div class=\"vlp-block-1 vlp-link-summary\">3D-Druck gilt als Eckpfeiler der Industrie 4.0. Es gibt kaum eine Branche, wo dieses Verfahren nicht eingesetzt wird. <\/div><\/div><\/div>\n\n\n<p><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Verbindung von Chip und Gewebe<\/h2>\n\n\n\n<p>Vor dem Druck werden in das Plexiglas des Chips feine Kan\u00e4le gelasert, um die feinen Kan\u00e4le im komplexen gef\u00e4\u00dfbildenden Gewebe direkt an den Chip anschlie\u00dfen zu k\u00f6nnen. Anschlie\u00dfend braucht das Gewebe drei Wochen Zeit, um zu wachsen und zu reifen. Diese Zeit nutzen die darin liegenden Zellen, um sich zu organisieren. Dadurch ver\u00e4ndert sich auch das Volumen des Gewebes und es k\u00f6nnte sich vom Plastik abl\u00f6sen. Um das zu verhindern, haben die Forschenden ein spezielles Design entwickelt, das Gewebe und Chip verzahnt. Dadurch bleibe das lebende Gewebe auch \u00fcber Wochen stabil und verankert, beschreibt der Laborleiter und Mikrobiologe <strong>Michael Au\u00dferlechner<\/strong> die innovative Technologie.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Kapillarnetzwerk<\/h2>\n\n\n\n<p>Den Forschenden gelang es zudem, feine, blutgef\u00e4\u00df-\u00e4hnliche Kapillaren mit dem Biodrucker zu generieren, sodass alle Zellen im Gewebemodell ausreichend versorgt werden k\u00f6nnen. Die Gef\u00e4\u00dfe haben einen Durchmesser von circa 0,3 Millimetern und bilden die Hauptversorgungsrouten im Gewebemodell. Dar\u00fcber hinaus bedarf es feiner Kapillaren, damit auch Zellen im Gewebe versorgt werden, die weiter von diesen Kan\u00e4len entfernt sind. Auch daf\u00fcr fanden die Forschenden eine L\u00f6sung: Sie entwickelten eine spezielle <strong>Biotinte<\/strong>, in der sich die Endothelzellen \u2013 sie kleiden die Innenseiten der Blutgef\u00e4\u00dfe aus \u2013 zusammen mit Stammzellen spontan selbst organisieren. Die Endothelzellen bilden ein feines Kapillar-Netzwerk und durchziehen innerhalb von sechs bis sieben Tagen das gesamte Gewebe\u201c, so die Biotechnologin <strong>Judith Hagenbuchner<\/strong>, die das 3D-Biodrucklabor gemeinsam mit Au\u00dferlechner leitet. Der so in Gang gesetzte Prozess l\u00e4uft \u00e4hnlich ab wie die nat\u00fcrliche Wundheilung.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Anwendungsm\u00f6glichkeiten<\/h2>\n\n\n\n<p>Das Modell kann f\u00fcr viele Fragestellungen genutzt werden. So erm\u00f6glicht es zum Beispiel das Testen von sogenannten <em>Angiogenesehemmern<\/em>.&nbsp;<em>Angiogenese<\/em>&nbsp;bezeichnet die Bildung neuer Blutgef\u00e4\u00dfe \u2013 und <em>Angionesehemmer<\/em> haben die Aufgabe, die Neubildung von Blutgef\u00e4\u00dfen und somit das Tumorwachstums zu unterdr\u00fccken. Auch patientenorientierte und damit personalisierte Fragestellungen lassen sich mit dem&nbsp;<em>3D-Tumormikroumgebungs-Modell<\/em>&nbsp;untersuchen, wie etwa die Wahl der geeigneten Therapie. Damit leiste das biogedruckte Gewebemodell auch einen wichtigen Schritt in Richtung <strong>Pr\u00e4zisionsmedizin<\/strong>, so die Forschenden. Selbst f\u00fcr die Erforschung der Metastasierung \u2013 ein Prozess, der die Heilungschance bei Krebs erheblich verschlechtert \u2013 k\u00f6nnte die neu entwickelte Plattform geeignet sein.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Projekt Neuroblastom<\/h2>\n\n\n\n<p>Au\u00dferlechner leitet auch das&nbsp;<em><a href=\"https:\/\/kinderzentrum.tirol-kliniken.at\/page.cfm?vpath=paediatrie-i\/forschung\/molekularbiologisches-forschungslabor-\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Molekularbiologische Labor der P\u00e4diatrie I<\/a><\/em>&nbsp;und&nbsp;so war es naheliegend, in einem ersten Projekt das&nbsp;<em>Neuroblastom<\/em>&nbsp;zu untersuchen. Es handelt sich dabei um einen der h\u00e4ufigsten soliden Tumore bei Kleinkindern, der nach wie vor eine schlechte Prognose hat. Ziel des Projekts ist es, Therapien gegen das Wachstum und die Metastasierung des Tumors zu entwickeln. Mit dem neuen&nbsp;<em>3D-Tumormikroumgebungs-Modell<\/em>&nbsp;k\u00f6nnen die Forschenden die Tumorumgebung nachahmen und patientenspezifisch die Reaktion des Tumors auf die Arznei identifizieren.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Im Versuch wurden die kugelf\u00f6rmigen Tumorzellaggregate, sogenannte&nbsp;<em><strong>Tumorsph\u00e4roide<\/strong><\/em>, aus einem Neuroblastom w\u00e4hrend des Druckprozesses zwischen die Zellen des 3D-Druck-Gewebes gesetzt. Dort wuchsen sie innerhalb von zwei bis drei Wochen zu einem Mikrotumor heran. Die Forschenden konnten beobachten, wie dieser kleine Tumor die Kapillaren aus dem Gewebe anzieht und diese dann in den Tumor hineinwachsen. Das zeigt, wie sich der Tumor aktiv seine eigene Versorgungsstruktur aufbaut.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Ausblick<\/h2>\n\n\n\n<p>Aufbauend auf den ersten Ergebnissen sollen spezifisch auf Patienten abgestimmte Therapien und Testsysteme entwickelt werden. Das 3D-Modell werde helfen, die Mechanismen der Karzinogenese, also des Tumorwachstums, noch besser zu verstehen und damit die Tumormikroumgebung als therapeutisches Ziel f\u00fcr die Krebsbek\u00e4mpfung besser nutzbar zu machen \u2013 und das ohne Tierversuche\u201c, betont Au\u00dferlechner.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Team<\/h2>\n\n\n\n<p>Das neuartige<em>&nbsp;3D-Tumormikroumgebungs-Modell<\/em>&nbsp;wurde von Michael Au\u00dferlechner, Judith Hagenbuchner und <strong>Daniel Nothdurfter<\/strong> im&nbsp;<em>3D Biodruck Labor<\/em>&nbsp;der&nbsp;<em>Medizinischen Universit\u00e4t Innsbruck<\/em>&nbsp;entwickelt. Der Mikrobiologe Michael J. Au\u00dferlechner leitet das&nbsp;<em>Molekularbiologische Labor der P\u00e4diatrie I<\/em>&nbsp;und seit 2018 auch das neu gegr\u00fcndete&nbsp;<em>3D Biodruck Labor<\/em> &#8211; gemeinsam mit Judith Hagenbuchner. An der Arbeit war ma\u00dfgeblich auch der Doktoratsstudent Daniel Nothdurfter beteiligt.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Das Fachjournal&nbsp;<em><a href=\"https:\/\/iopscience.iop.org\/journal\/1758-5090\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">Biofabrication<\/a><\/em>&nbsp;berichtete \u00fcber die vielversprechenden Ergebnisse.&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p>Hier finden Sie den Link zur Arbeit:&nbsp;<a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1088\/1758-5090\/ac5fb7\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">3D bioprinted, vascularized neuroblastoma tumor environment in fluidic chip devices for precision medicine drug testing.<\/a>&nbsp;&nbsp;<\/p>\n\n\n\n<p><\/p>\n\n\n<div class=\"vlp-link-container vlp-layout-basic wp-block-visual-link-preview-link\"><a href=\"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/lithographie-organe-spenderorgane-3d-druck\/\" class=\"vlp-link\" title=\"Ersetzen mit Lithographie erzeugte Organe k\u00fcnftig Spenderorgane?\"><\/a><div class=\"vlp-layout-zone-side\"><div class=\"vlp-block-2 vlp-link-image\"><\/div><\/div><div class=\"vlp-layout-zone-main\"><div class=\"vlp-block-0 vlp-link-title\">Ersetzen mit Lithographie erzeugte Organe k\u00fcnftig Spenderorgane?<\/div><div class=\"vlp-block-1 vlp-link-summary\">In Deutschland stehen rund 9.500 Menschen auf der Warteliste f\u00fcr ein Spenderorgan. Die meisten warten auf eine Nierentransplantation, einige warten sogar auf mehrere Organe. W\u00e4hrend &hellip; <a href=\"\">Continued<\/a><\/div><\/div><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Im 3D Biodrucklabor der&nbsp;Medizinischen Universit\u00e4t Innsbruck, besch\u00e4ftigt man sich mit der Herstellung von menschlichem Gewebe, das mit 3D-Biodruckern aufgebaut werden kann. Der Nachbau von menschlichem Gewebe erm\u00f6glicht es, Krankheiten zu simulieren und zu untersuchen. 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