Zum ersten Mal haben Biotechniker der Harvard University ein „Herz auf einem Chip“ vollständig im 3D-Drucker hergestellt. Mit dem Organ-Chip ist es möglich, zu messen, wie stark das Herz unter bestimmten Einflüssen schlagen würde. Dank des automatisierten Herstellungsprozesses könne das künstliche Organ schnell produziert und bestimmten Krankheitsbildern oder den individuellenVoraussetzungen eines Patienten angepasst werden, sagen die Forscher.
Der Chip ist ein mikrophysiologisches System, das das Verhalten von menschlichem Gewebe nachahmt, und das ausgereifteste aller chipbasierten Organe, die das Team bislang gebaut hat – darunter Lungen, eine Zungen und ein Darm. Eine Weiterentwicklung des Chips könnte dazu führen, dass wir bei Medikamententests bald nicht mehr auf Tierversuche angewiesen sind.
Um das Chip-Herz zu erschaffen, entwickelten 13 Forscher der Harvard University und des Wyss Institute sechs druckfähige Farben mit integrierten Sensoren, die dann auf den Chip gedruckt wurden. Die Sensoren messen das Schlagen des Chips, was es den Forschern ermöglicht, zu sehen, wie der Chip auf Gifte und Medikamente reagiert. „Dieser neue programmierbare Ansatz, Organe auf Chips zu bauen, erlaubt es uns nicht nur, das Design des Systems ganz einfach zu verändern und anzupassen, sondern erleichtert auch das Sammeln von Daten drastisch“, erklärt Johan Ulrik Lind, Hauptverantwortlicher für die Studie.
Die Sensoren auf dem Chip zu integrieren, habe es ermöglicht, Daten über seine Aktivitäten direkt zu erfassen. Informationen von Chiporganen zu sammeln, ist momentan sehr teuer und muss in Reinräumen mithilfe von High-Speed-Kameras und Mikroskopie erfolgen.
„Unsere programmierbare Mikrofabrikationstechnologie ermöglicht neue Wege für die Entwicklung von Organ-Chips, in der Toxikologie und für Medikamententests“, heißt es in der Studie, die im Wissenschaftsjournal Nature erschienen ist. Verfechter der Technik argumentieren auch, dass der Gewebe-Chip Tierversuche verhindern könnte. Und das ist laut dem Wyss Institute nicht nur aus ethnischen Gründen positiv zu bewerten, sondern auch, weil „Tiere häufig nicht akkurat die menschliche Pathophysiologie imitieren können“.
Während Harvard eine der führenden Institutionen ist, die Gewebe-Chips entwickelt, gibt es noch weitere, die an ihnen arbeiten. Pharmaunternehmen haben etwa Chips kreiert, die erkrankte Organe imitieren und somit testen, ob sich Medikamente gegenüber dem Gerät genauso verhalten wie gegenüber dem Menschen. Darüber hinaus gibt es einen World Congress in Boston, der sich mit Gewebe-Chips beschäftigt.
Laut dem zu Harvard gehörenden Startup Emulate, das die Chips entwickelt, kann die Technik helfen, bessere Medikamente zu entwickeln. „Wenn wir die Wirkungsmechanismen der Medikamente verstehen können, können wir sie sicherer machen“, sagte Emulate-Wissenschaftlerin Geraldine Hamilton beim WIRED HEALTH-Event. „Wir können beantworten, ob das Produkt effektiv, sicher und es wert ist, produziert zu werden.“
Es gibt auch Bestrebungen, mehrere Organe auf einem Chips zu platzieren. Im Jahr 2012 gab die US Defense Advanced Research Projects Agency (, kurz DARPA, eine Behörde des US-Verteidigungsministeriums) 37 Millionen Dollar an Wyss, um Chips mit bis zu zehn Organen zu entwickeln.
Dieser Artikel erschien zuerst bei WIRED UK.
