Der Bioingenieur Antonios Mikos von der Rice University ist Teil eines Forscherteams unter der Leitung des Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, das über einen Zeitraum von fünf Jahren bis zu 24,8 Millionen US-Dollar vergibt, um durch Bioprinting von Nierengewebe auf Abruf den wachsenden Mangel an Organspendern im Land zu beheben.
Die neue Finanzierung durch die Advanced Research Projects Agency for Health (ARPA-H) wird es dem Team ermöglichen, biogedrucktes, vaskularisiertes Nierengewebe herzustellen, das die Nierenfunktion bei Patienten mit Nierenerkrankungen verbessert. Das implantierbare Nierengewebe wird aus patienteneigenen Zellen in Kombination mit einem Biotint hergestellt, der die langfristige Lebensfähigkeit der implantierten Zellen unterstützt.
„Unsere Hauptbemühungen werden sich auf die Entwicklung von Bioinks konzentrieren, bei denen es sich um 3D-druckbare Tinten handelt, die Zellen beherbergen können“, sagte Vasiliki Kolliopoulos, Postdoktorandin im Mikos-Labor, die an dem Projekt arbeitet. „Dabei handelt es sich um hochkomplexe Materialien, die nicht nur in der Lage sein müssen, die Mikroumgebung des Gewebes nachzuahmen, sondern auch Zellen während ihrer Kulturperiode vor ihrer Implantation zu erhalten.“
Die Aufgabe besteht darin, eine Bibliothek von Bioinks zu entwickeln, die an verschiedene Patienten angepasst werden können, und auch die 3D-gedruckten Konstrukte zu vaskularisieren, um deren langfristige Aufrechterhaltung und Funktion im Körper zu ermöglichen.
Das Projekt wird auf die umfangreichen Erfahrungen der Mikos-Gruppe bei der Entwicklung von Bioinks – einschließlich gewebeähnlicher Bioinks – zurückgreifen und von den Ressourcen und der Infrastruktur des Biomaterials Lab in Rice profitieren.
Die Finanzierung erfolgt aus dem Personalized Regenerative Immunocompetent Nanotechnology Tissue (PRINT)-Programm der ARPA-H, einer Agentur des US-Gesundheitsministeriums. PRINT wird modernste Biodrucktechnologie und einen Ansatz der regenerativen Medizin nutzen, um personalisierte, bedarfsgerechte menschliche Organe in 3D zu drucken, die keine immunsuppressiven Medikamente benötigen.
Ziel ist es, die kritischen Probleme des Organmangels und der Transplantationsrisiken in den Vereinigten Staaten zu lösen. 120.000 Menschen stehen auf Wartelisten für ein Organ, doch jährlich werden nur 45.000 Transplantationen durchgeführt. Darüber hinaus halten transplantierte Organe im Durchschnitt etwa 15 bis 23 Jahre und erfordern lebenslang immunsuppressive Medikamente.
„So wie Tissue Engineering als konvergente Wissenschaft gilt, die die Konvergenz vieler verschiedener Disziplinen erfordert, ermöglichen ARPA-H-Finanzierungsmechanismen wie PRINT die Konvergenz verschiedener Laboratorien und verschiedener Institutionen, die unterschiedliche Fachkenntnisse einbringen, die zur Lösung eines großen Gesundheitsproblems – in diesem Fall einer Nierenerkrankung – erforderlich sind“, sagte Mikos, Louis Calder-Professor für Bioingenieurwesen und chemische und biomolekulare Technik sowie Direktor des Biomaterials Lab, des Center for Excellence in Tissue Engineering und des JW Cox Labor für biomedizinische Technik in Rice.
Mikos sagte, das Projekt baue auf einer langen Geschichte der Zusammenarbeit zwischen Forschern von Rice, dem Wake Forest Institute for Regenerative Medicine und der University of Maryland auf. Weitere Programmpartner sind PrintBio Inc. und die University of Texas in El Paso.
„Wir freuen uns sehr, an einem so bedeutenden Projekt teilzunehmen und zur nächsten Generation der Patientenversorgung beitragen zu können“, sagte Kolliopoulos.
Das Projekt umfasst auch Pläne zur Entwicklung eines skalierbaren Weges für die Herstellung und Kommerzialisierung personalisierter biogedruckter Organe und Gewebe.
Was wir mit PRINT zu erreichen versuchen, ist außerordentlich schwierig. Um zuverlässig Organe zu bauen, die wie echte Organe funktionieren, sind große Durchbrüche in der Zellherstellung, im Bioreaktordesign und in der 3D-Drucktechnologie erforderlich. Aber wenn es uns gelingt, werden wir den Patienten nicht nur einen schnelleren Zugang zu neuen Organen ermöglichen, sondern auch die Grundlagen der Transplantation selbst verändern. Die Fortschritte dieses Programms könnten die Wartezeiten drastisch verkürzen, die Notwendigkeit lebenslanger Immunsuppressiva überflüssig machen und die Tür zu biogedruckten Lösungen für viele andere Organe in der Zukunft öffnen.“
Ryan Spitler, ARPA-H PRINT-Programmmanager
Die Forschung wird von ARPA-H unter der Fördernummer D25AC00320-00 unterstützt. Der Inhalt dieser Pressemitteilung liegt ausschließlich in der Verantwortung der Autoren und gibt nicht unbedingt die offiziellen Ansichten von ARPA-H wieder.
Quellen: