Polnische Wissenschaftler druckten die weltweit erste bionische Bauchspeicheldrüse mit Gefäßen

Drüsenzellen

Die weltweit erste bionische Bauchspeicheldrüse mit Blutgefäßen wurde von polnischen Wissenschaftlern der Stiftung für Forschung und wissenschaftliche Entwicklung gedruckt . Eine einzigartige Arbeit wurde von Dr. Michal Wshola geleitet . Im April planen Wissenschaftler, Mäusen die Blütenblätter und Inselchen der Bauchspeicheldrüse zu implantieren, um ihre Funktion in einem lebenden Organismus zu testen. Schweineversuche sind für Oktober 2019 geplant.

"Niemand hat jemals ein Parenchymorgan mit vollständiger Vaskularisation gezüchtet", sagte der Transplantationschirurg Dr. Michal Vshola. Zuvor entwickelte er eine neue Methode zur minimalinvasiven Behandlung von kompliziertem Diabetes durch endoskopische Transplantation von Pankreasinseln unter der Magenschleimhaut. Sein neues Projekt, die bionische Bauchspeicheldrüse, wird in Zukunft auch Diabetes behandeln können.

Die bedruckte Bauchspeicheldrüse besteht ausschließlich aus Pankreasinseln; Sie hat keine exokrine Funktion . Forscher glauben, dass sie in der Lage sein wird, die Insulinproduktion im Körper eines Patienten mit Diabetes wiederherzustellen. Derzeit ist dies nur durch Verabreichung des Hormons mit einem Insulinspender oder einer Pumpe möglich.



Michal Vshola, Chirurg, Transplantationsexperte

„Die menschliche Bauchspeicheldrüse produziert Pankreassaft , der uns hilft, Nahrung zu verdauen. Sie trägt auch ungefähr eine Million Pankreasinseln, kleine Vorsprünge, die aus Alpha- und Betazellen bestehen , die Insulin und Glucagon produzieren . Pankreasinseln sind bei Menschen mit Diabetes geschädigt, sie haben keine Zellen, die Insulin und Glucagon produzieren. Es wird nur Pankreassaft produziert. Daher verwenden sie Insulininjektionen. Wir haben beschlossen, ein Organ zu züchten, das mithilfe von Alpha- und Betazellen Insulin und Glucagon produziert “, sagte Dr. Vshola PAP in einem Interview.

Polnische Wissenschaftler nahmen Inselzellen von Tieren und mischten sie mit Biotinte - einer Substanz, die das Überleben der Zellen ermöglicht. Der Bioprinter begann, sie gemäß dem zuvor entwickelten dreidimensionalen Schema in den Bioreaktor zu legen. Gleichzeitig druckten die Forscher mit einer zweiten Spritze Blutgefäße, durch die das Blut im Organ fließen würde.

„Nachdem wir unsere Bauchspeicheldrüse gedruckt hatten, sahen wir nicht, wie natürlich sie aussah, wir waren überhaupt nicht daran interessiert. Wir haben bestätigt, dass wir ein Organ mit einer Dicke von 1 bis 1,5 cm drucken konnten und dass dieses Organ ein dichtes Gefäßsystem aufweist, sodass alle Inselzellen der Bauchspeicheldrüse gut mit Glukose und Sauerstoff versorgt werden “, sagt Dr. Vshola.

Polnische Ingenieure mussten die richtige Bio-Tinte herstellen, da keine der vorhandenen Tinten für dieses Experiment geeignet war. Eine weitere Schwierigkeit bestand darin, sicherzustellen, dass die Flüssigkeit in der Spritze in der Patrone - nach dem Drucken und Einwirkung physikalischer und chemischer Faktoren - dicht wird und Schichten bildet und auch ihre Struktur beibehält.

„Mit einer mathematischen Studie konnten wir bewerten, wie funktionsfähig dieses Organ nach der Aktivierung des Blutflusses sein wird. Wie sich Blut in diesem Organ verhält, hängt von verschiedenen Werten seines Drucks und seines Hämatokrits ab - der Anzahl der roten Blutkörperchen im Blut. " Einige Schiffe mussten verlängert werden, andere mussten gekürzt werden “, sagt Dr. Vshola.



Wissenschaftler bei der Arbeit

Im April werden Pankreasblüten mit Inseln an Mäusen getestet. Diese Tests enden im Juni. Im Oktober 2019 wird ein großes, mehrere Zentimeter großes Fragment der Bauchspeicheldrüse mit Gefäßen an Schweinen getestet. "Wir müssen überprüfen, wie das Organ in einem lebenden Organismus funktioniert, wie sich in ihm eine Mikrozirkulation bildet und wie sich seine Struktur ändert", sagt Dr. Vshola.

Laut dem Arzt hat dies bisher noch niemand getan. „In anderen Experimenten werden biologisch abbaubare Gerüste von Zellen besiedelt und dann in Menschen implantiert. Dies kann nur für bestimmte Gewebetypen wie Knorpel, Knochen, Luftröhre oder Blase verwendet werden, nicht jedoch für Leber, Bauchspeicheldrüse, Nieren oder Lunge, da es sich um parenchymale Organe handelt, die ein Gefäßsystem benötigen. Die Vaskularisation war ein großes Problem “, sagt er.

„Am 14. März werden wir im Rahmen einer Wohltätigkeitsauktion wissenschaftlicher Arbeiten die Ergebnisse unserer Arbeit an der bionischen Bauchspeicheldrüse vorstellen und hoffen, Kontakte zum Unternehmen zu knüpfen, um uns weiterzuentwickeln“, sagt Dr. Vshola. Er erklärt, dass es diese bionische Bauchspeicheldrüse war, die aus Schweinezellen gedruckt wurde: "Aber das ist nicht wichtig, denn wir betrachten es als Beispiel."

Das von der Stiftung für Forschung und wissenschaftliche Entwicklung durchgeführte 3D-Druckprojekt für die bionische Bauchspeicheldrüse wird vom Nationalen Zentrum für Forschung und Entwicklung im Rahmen des Programms STRATEGMED III kofinanziert. Mitglieder des Konsortiums sind das Nencki-Institut , die Technische Universität Warschau , die Medizinische Universität Warschau , das Jesuskind-Krankenhaus und MediSpace . Das Ziel des Projekts ist es, eine benutzerdefinierte Bauchspeicheldrüse aus den Stammzellen des Patienten zu züchten, wodurch die Immunantwort beseitigt wird.

Die Initiatoren und Gründer von Cellink , einem Pionier des 3D-Bioprintings, sind an der Erforschung des polnischen Konsortiums interessiert. Eric Gatenholm und Hector Martinez werden das Labor der Stiftung besuchen und an einer Wohltätigkeitsauktion teilnehmen, um Forschungsgelder zu sammeln.