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Im Jahr 2022 haben US-amerikanische Forscher eine wegweisende Studie durchgeführt, bei der Brustkrebstumore in 3D gedruckt und an einem lebensechten Modell behandelt wurden. Das Ziel dieser Innovation ist es, die Krebsforschung zu verbessern und die Entwicklung von Krebstherapien, ohne den Einsatz von In-Vivo- oder Tierversuchen zu ermöglichen.
„Dies wird uns helfen zu verstehen, wie menschliche Immunzellen mit soliden Tumoren interagieren“, so Ibrahim Ozbolat, Professor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik, biomedizinische Technik und Neurochirurgie an der Penn State und in dieser Funktion Hauptautor der Studie. „Wir haben ein Instrument entwickelt, das als klinische Testplattform zur sicheren und genauen Bewertung experimenteller Therapien dient. Es ist auch eine Forschungsplattform für Immunologen und Biologen, um zu verstehen, wie der Tumor wächst, wie er mit menschlichen Zellen interagiert und wie er metastasiert und sich im Körper ausbreitet.“
Spezialisierung auf Bioprint
Das Bioprinting-Labor von Professor Ibrahim Ozbolat an der Penn State hat sich auf medizinischen 3D-Druck, auch als Bioprint geläufig, spezialisiert, um eine Reihe von menschlichen Geweben für die Forschung und Behandlung herzustellen.
Aspirationsgestütztes Bioprinting als Innovation
Die Forscher verwendeten eine vergleichsweise neue Technologie, nämlich das aspirationsgestützte Bioprinting, um Tumore in 3D nachzubilden und das entsprechende Gewebe zu erzeugen. Sie formten das Gewebe zu einem mehrskaligen vaskularisierten Brusttumormodell mit Blutgefäßen und stellten fest, dass es auf Chemotherapie und zellbasierte Immuntherapeutika ansprach.
Um die Genauigkeit des Tumormodells zu überprüfen, behandelten sie es mit Doxorubicin, einem Chemotherapeutikum auf Anthrazyklin-Basis, das häufig bei Brustkrebs eingesetzt wird. Der Bioprint-produzierte Tumor reagierte tatsächlich auf die Chemotherapie.
Chemotherapie lässt sich so simulieren
Die Forscher testeten daraufhin, in Zusammenarbeit mit Dr. Derya Unutmaz, einer Immunologin am Jackson Laboratory auch eine zellbasierte Immuntherapie an dem Tumor, indem sie menschliche CAR-T-Zellen verwendeten, die so verändert wurden, dass sie eine aggressive Form von Brustkrebszellen erkennen und bekämpfen konnten. Nach 72 Stunden zeigte sich eine positive, heilende Wirkung.
Das 3D-Modell dient nun als klinische Testplattform für die sichere und genaue Bewertung experimenteller Therapien und als Forschungsplattform für Immunologen und Biologen, um zu verstehen, wie der Tumor wächst, wie er mit menschlichen Zellen interagiert und wie er sich im Körper ausbreitet. Diese Entwicklung gibt Hoffnung, dass klinische Behandlungen in der Krebsmedizin in Zukunft nicht mehr allein auf klinischen Studien basieren müssen, sondern auch auf Bioprint-Modellen.
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Photo by Tara Winstead from Pexels