{"id":29485,"date":"2022-03-16T16:00:03","date_gmt":"2022-03-16T15:00:03","guid":{"rendered":"https:\/\/semmelweis.hu\/nki\/?p=29485"},"modified":"2022-10-03T13:00:22","modified_gmt":"2022-10-03T11:00:22","slug":"einzigartige-3d-bioprinter-technologie-im-online-core-facility-system-der-universitaet","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/semmelweis.hu\/deutsch\/2022\/03\/16\/einzigartige-3d-bioprinter-technologie-im-online-core-facility-system-der-universitaet\/","title":{"rendered":"Einzigartige 3D Bioprinter-Technologie im Online Core Facility System der Universit\u00e4t"},"content":{"rendered":"

Im Online-Core-Facility-System der Semmelweis Universit\u00e4t steht nun eine 3D-Bioprinting-Struktur zur Verf\u00fcgung, die sowohl bei den akademischen Forschungen als auch bei der Kooperation mit industriellen Partnern anzuwenden ist. Die Forschungsarbeit im I. Institut f\u00fcr Pathologie und Experimentelle Krebsforschung wird von nun an mit einem 3D-Biodrucker –\u00a0 welcher Strukturen aus zuvor gez\u00fcchteten einzelnen Zellen herstellt -, sowie mit einem Gewebez\u00fcchter und Tierhaus unterst\u00fctzt. Das System kann nicht nur der tumorbiologischen Grundlagenforschung im Institut helfen, sondern auch f\u00fcr Toxizit\u00e4tstests von Medikamenten und Therapien, sowie f\u00fcr die personalisierte Therapie eingesetzt werden. K\u00fcnftig sollen aus Tumorgewebe, das Patienten entnommen wurde, gedruckte Strukturen sogar zum Testen von Medikamenten und geplanten Behandlungen verwendet werden.<\/strong><\/p>\n

\"\"Das tumorbiologische Laboratorium des I. Instituts f\u00fcr Pathologie und Experimentelle Krebsforschung befasst sich mit metabolischen Ver\u00e4nderungen in Tumoren und deren therapeutischer Hemmung. Mit Hilfe von Enzymen k\u00f6nnen Tumor- und andere Zellen aus Tumorproben, die in das Institut kommen, isoliert und dann mit einem gelartigen Matrixmaterial vermischt werden, um eine Biotinte f\u00fcr den 3D-Druck herzustellen. Das computergesteuerte Spezialger\u00e4t ist in der Lage, komplexe, gewebe\u00e4hnliche Strukturen mit mehreren Biotinten gleichzeitig zu drucken. Das mikrometergenaue Biodrucken wird durch Druckluft unterst\u00fctzt.\u00a0 Durch die Vernetzung des Matrixmaterials zwischen den Zellen kann die gedruckte Struktur so stabilisiert werden, dass die vorgegebene Form erhalten bleibt (z. B. Gef\u00e4\u00dfnetze, kleine Gewebescheiben, verschiedene Zellschichten usw.). Zu der ausgedruckten Struktur wird N\u00e4hrl\u00f6sung gegeben, und nach einigen Tagen oder sogar Wochen entstehen die gewebe\u00e4hnlichen Modellen, die Zell-Zell-Kontakte bilden. Aus einem kleinen St\u00fcck Tumorgewebe sind Tumor- und andere Zellen in gr\u00f6\u00dferer Menge zu isolieren. So k\u00f6nnen aus Biotinte, die eine Tintenformulierung aus verschiedenen Zellen und Biomaterialien ist, viele kleine In-vitro-Gewebemodelle gedruckt werden.\u00a0 Diese Modelle k\u00f6nnen bei zahlreichen Untersuchungen benutzt werden: wie z.B. beim Testen von gezielten Behandlungen in Verbindung potentieller Antitumorwirkstoffe oder moderner molekulardiagnostischer Verfahren. Mithilfe der so erhaltenen Ergebnisse k\u00f6nnen nicht nur Projekte der Grundlagenforschung, sondern die pr\u00e4zisere Planung personalisierter Behandlungen unterst\u00fctzt werden. Die Tests, die mit Hilfe des Druckverfahrens entwickelt werden, k\u00f6nnten die Entwicklung eines personalisierten Therapieplans mit ausgew\u00e4hlten Wirkstoffen f\u00fcr einen bestimmten Tumor erm\u00f6glichen. Mit der Diagnose k\u00f6nnte also auch der Therapieplan gleich erstellt werden. Zur Einf\u00fchrung dieses Verfahrens ist die Ausarbeitung von pr\u00e4zisen Protokollen n\u00f6tig. Dazu werden gegenw\u00e4rtig Untersuchungen mit tierischen Tumorgewebeproben durchgef\u00fchrt. Daraufhin kann das Testen der Technologie bei Anwendung onkologischer Chirurgie beginnen.<\/p>\n

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In der Zellbank des Instituts stehen mehr als 200 humane Tumorzelllinien zur Verf\u00fcgung. Wir haben mit Tests mit den aus Sicht der \u00f6ffentlichen Gesundheit relevantesten Tumorzellen begonnen, und drucken gewebe\u00e4hnliche 3D-Strukturen aus Brust- und Lungentumorzellen; au\u00dferdem testen wir das Drucken mit Darmkrebs- und Nierentumorzellen auch<\/p>\n<\/blockquote>\n

– erkl\u00e4rte Dr. Anna Sebesty\u00e9n, Senior Research Fellow des I. Instituts f\u00fcr Pathologie und Experimentelle Krebsforschung und Leiterin des Laboratoriums f\u00fcr Gewebe und Zellkulturen.<\/p>\n\r\n [slb_exclude]\r\n

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Online Core Facility System an der Semmelweis Universit\u00e4t<\/strong><\/div>\n
Das dreidimensionale Drucken mit lebenden Zellen steht also auch im Online Core Facility System der Universit\u00e4t schon zur Verf\u00fcgung.\u00a0 In diesem System gibt es solche Mittel und Dienstleistungen, die nicht nur von den Forschern der Universit\u00e4t, sondern auch von externen Wissenschaftlern kostenpflichtig oder auf Kooperationsbasis f\u00fcr industrielle oder akademische Zwecke benutzt werden k\u00f6nnen.<\/div>\n
In unserer Artikelreihe werden die neuen Forschungsinfrastrukturen, die in das Core Facility System der Semmelweis Universit\u00e4t aufgenommen wurden, vorgestellt. Die Webseite der Core Facility der Semmelweis Universit\u00e4t ist zurzeit nur im Universit\u00e4tsnetz verf\u00fcgbar. Wenn die Dienstleistungen auch f\u00fcr externe Partner erreichbar werden, wird die Webseite frei zug\u00e4nglich sein.<\/div>\n<\/div>\n

Zum Betreiben des 3D-Bioprinting-Laboratoriums sind ein professionelles Laboratorium f\u00fcr Gewebe und Zellkulturen sowie ein Tierhaus auch n\u00f6tig – betonte die Forscherin. Im I. Institut f\u00fcr Pathologie und Experimentelle Krebsforschung stehen diese Mittel alle zur Verf\u00fcgung. Die so aufgestellte Forschungsinfrastruktur steht sowohl f\u00fcr industrielle Kooperationen als auch f\u00fcr interne-externe akademische Kollaborationen zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n

Neben Tumorforschung kann der 3D-Bioprinter in zahlreichen anderen Projekten angewendet werden: Die Pharma-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie kann damit zum Beispiel Toxizit\u00e4tstests mit Hilfe der sogenannten Organ- oder Body-on-Chip-Modellen durchf\u00fchren, die die Tierversuche ersetzen k\u00f6nnen. Bei diesen Modellen werden mithilfe des 3D-Bioprinters verschiedene Arten von lebendem Gewebe auf kleine Platten gedruckt. Die Hydratation, die N\u00e4hrstoff- und Sauerstoffversorgung und die Aufrechterhaltung werden so gesichert, dass die Blutgef\u00e4\u00dfe ebenfalls mit Modellierungsnetzen verbunden sind; und Toxizit\u00e4tstests werden in dadurch entstandenen Modellen durchgef\u00fchrt.<\/p>\n

Durch den 3D-Bioprinter k\u00f6nnen in den Forschungen neue Perspektiven ge\u00f6ffnet werden. In der Tumorforschung benutzt man in der Regel Tiermodelle oder zellul\u00e4re Modelle, so genannte Zelllinien. Die Zelllinien sind aus menschlichen Tumoren isolierte Zellen, die in vitro gehalten werden, und in der Regel am Boden von Kulturschalen haften und somit in zweidimensionalen Zellkulturen wachsen. Zunehmend bekannt ist jedoch das unterschiedliche Verhalten von Zellen in zwei- und dreidimensionalen Umgebungen, in denen sich nicht nur das Zellwachstum, sondern auch andere wichtige Eigenschaften von Zellen \u00e4ndern. Im lebenden Organismus, im Tumorgewebe gibt es au\u00dfer Tumorzellen auch andere Zellen (z. B. Immunzellen, Blutgef\u00e4\u00dfe, Bindegewebszellen) und andere interzellul\u00e4re Substanzen. Wichtig sind auch die Unterschiede in der Sauerstoff- und N\u00e4hrstoffversorgung, die in zweidimensionalen Zellkulturen ebenfalls nur schwer hergestellt werden k\u00f6nnen. Diese Komplexit\u00e4t und die physiologischen Verh\u00e4ltnisse k\u00f6nnen in dreidimensionaler Umgebung besser modelliert werden; die Tierversuche sind in den Forschungen jedoch unbedingt n\u00f6tig. Bei Tierversuchen werden Tumorbildung induziert oder menschliche Tumorzellen in den Tierk\u00f6rper eingebracht. Dies ist zwar sehr n\u00fctzlich, kann aber nicht perfekt zeigen, wie sich Tumorzellen in menschlichem Gewebe, in der Mikroumgebung des Gewebes neben nicht-tumor\u00f6sen menschlichen Zellen, verhalten – erkl\u00e4rte Dr. Anna Sebesty\u00e9n bei Erl\u00e4uterung der zuk\u00fcnftigen Vorteile des 3D-Bioprinting in der Tumorforschung.<\/div>\n

\"\"Die Tumorbehandlung bedeutet ja eine gro\u00dfe Herausforderung. W\u00e4hrend den Eingriffen, der medikament\u00f6ser Behandlung und der Progression \u00e4ndert sich das Tumor kontinuierlich. Die durch den 3D-Bioprinter hergestellten Geweben – erg\u00e4nzt durch spezielle mikrofluidische Systeme – k\u00f6nnten in der Zukunft auch f\u00fcr Modellierung dieser \u00c4nderung benutzt werden. Anhand von langlebigen gewebe\u00e4hnlichen 3D-Strukturen l\u00e4sst sich untersuchen, wie ein aggressiver Tumorzellklon herausselektiert wird, und wie bestimmte Tumoren gegen eine Behandlung resistent werden. Neben den oben genannten sind die Vorteile der 3D-Modelle auch in der Arzneimittelentwicklung sinnvoll einzusetzen: unter solchen Umst\u00e4nden sind neue, potenzielle Krebswirkstoffe wirksamer als in den 2D-Zellkulturen zu testen. Selbstverst\u00e4ndlich k\u00f6nnen diese neuartigen Versuche die endg\u00fcltigen klinischen Studien und pr\u00e4ventiven Tierversuche nicht ersetzen, aber sie k\u00f6nnen die Anzahl der erforderlichen Tierversuche und fehlgeschlagenen Phasenstudien verringern. Sie k\u00f6nnen ja dazu beitragen, die in Frage kommenden Wirkstoffe besser auszuw\u00e4hlen. Dadurch k\u00f6nnen die gegenw\u00e4rtig hohen Kosten der Arzneimittelentwicklung in der Zukunft auch verringert werden – f\u00fcgte die Forscherin dazu.<\/p>\n

Neben der intensiven Entwicklung molekularbiologischer und diagnostischer Techniken k\u00f6nnten die in den letzten Jahren verf\u00fcgbar gewordenen Entwicklungen von In-vitro-Modellsystemen, einschlie\u00dflich der 3D-Printer-Technologie, die zell- und tumorbiologischen Experimente zu Beginn des 21. Jahrhunderts revolutionieren.\u00a0 Dadurch erh\u00e4lt man neue Mittel zur weiteren Entwicklung der Pr\u00e4zisionsmedizin und der personalisierten Therapien – betonte Dr. Anna Sebesty\u00e9n.<\/p>\n

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\u00c1d\u00e1m Szab\u00f3
\nFoto: Attila Kov\u00e1cs – Semmelweis Universit\u00e4t
\n\u00dcbersetzung: Judit Szlov\u00e1k<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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