Stel je voor dat je menselijke organen helemaal opnieuw laat groeien – niet alleen individuele cellen, maar volledig functionele weefsels zoals spieren, bloedvaten en zelfs hele organen die klaar zijn voor transplantatie. Dit ambitieuze doel krijgt vorm dankzij baanbrekend onderzoek door wetenschappers van de ETH Zürich die met succes spierweefsel in microzwaartekracht in 3D hebben geprint.
Dit is niet het typische ‘een foto afdrukken’-scenario. We hebben het over biofabricage – het laag voor laag opbouwen van driedimensionale structuren met behulp van levende cellen, vaak bio-inkt genoemd. Hoewel verschillende objecten in de ruimte 3D-geprint zijn, brengt het creëren van functionele menselijke weefsels unieke uitdagingen met zich mee. De reden? Zwaartekracht.
Op aarde oefent de zwaartekracht druk uit op de bio-inkt die wordt gebruikt om deze complexe weefsels te bouwen, waardoor het moeilijk wordt om de precieze structuur en rangschikking van cellen te repliceren die van nature in het menselijk lichaam voorkomen. Spiervezels hebben bijvoorbeeld een zeer specifieke configuratie nodig om correct te kunnen functioneren.
Om deze hindernis te overwinnen, wendde het team van ETH Zürich zich tot parabolische vluchten: korte perioden waarin vliegtuigen in een vrije val manoeuvreren, waardoor kortstondig gesimuleerde microzwaartekrachtomstandigheden ontstaan. Met behulp van hun biofabricagesysteem genaamd G-FLight (Gravity-independent Filamented Light) hebben ze met succes spierweefsel in 3D geprint in deze gewichtloze omgevingen. Deze doorbraak maakt de weg vrij voor een toekomst waarin organen op afroep kunnen worden vervaardigd, waardoor het kritieke tekort aan donororganen wordt aangepakt en de wachtlijsten voor levensreddende transplantaties dramatisch worden verkort.
“Dit is een belangrijke stap in de richting van een realiteit waarin we functionele menselijke organen kunnen vervaardigen voor transplantatie”, zegt professor [naam hoofdonderzoeker invoegen], hoofd van de onderzoeksgroep van de afdeling Gezondheidswetenschappen en Technologie van de ETH Zürich.
Dit gaat niet alleen over spierweefsel. De microzwaartekrachtomgeving opent opwindende mogelijkheden voor het kweken van andere complexe weefsels zoals bloedvaten, netvliezen en zelfs leverweefsel – allemaal met potentieel levensveranderende implicaties voor patiënten over de hele wereld. Stel je kunstmatige netvliezen voor die in de ruimte zijn geprint om het gezichtsvermogen te herstellen, of een volledig functionele 3D-geprinte luchtpijp die hoop biedt aan mensen die lijden aan ademhalingsaandoeningen.
Het vakgebied van bioprinten evolueert snel. Naast organen onderzoeken onderzoekers ook het potentieel van microzwaartekrachtomgevingen voor het kweken van meer gespecialiseerde weefsels, zoals huidtransplantaties voor slachtoffers van brandwonden en kraakbeen voor gewrichtsvervangingen. Het vermogen om deze weefsels in de ruimte te fabriceren zou kunnen leiden tot aanzienlijke vooruitgang in de regeneratieve geneeskunde en gepersonaliseerde gezondheidszorg.
Dit onderzoek benadrukt de transformerende kracht van het combineren van geavanceerde biofabricage met de unieke omstandigheden van de ruimte. Hoewel we misschien nog niet over volledig functionele organen beschikken die op aanvraag worden geprint, is deze nieuwste mijlpaal een enorme stap dichter bij een toekomst waarin de medische mogelijkheden werkelijk grenzeloos zijn.
