3D-Biodruck: Organe aus dem Drucker
Stand der Dinge international und in der Schweiz
Im Bereich Tissue Engineering hat sich 3D-Bioprinting – die additive Fertigung von Geweben und Organen – als vielversprechende Zukunftstechnologie etabliert. 3D-Bioprinting unterscheidet sich vom einfachen Drucken von Biomaterialien, denn hier werden lebende Zellen entweder gezielt auf gedruckten Strukturen abgesetzt oder in einem Biomaterial, der so genannten Biotinte, auf eine Unterlage in räumlicher Anordnung gedruckt. Auf diese Weise können künstliche Gewebe schichtweise aufgebaut werden; sie sind daher komplexer als solche, die mit den Standardverfahren – ungerichtetes Aufsäen von Zellen auf ein Trägermaterial – hergestellt werden. Komplexere Gewebemodelle bilden die physiologische Aktivität menschlichen Gewebes besser ab. Dies ist für die Pharmaindustrie zunehmend wichtig, da sie so prädiktive In-vitro-Tests verbessern und Tierversuche reduzieren kann. In der EU sind Tierversuche zum Testen von Kosmetika und deren Inhaltsstoffe mittlerweile verboten. Hier sind biologisch relevante, künstliche Haut- und Augengewebe von grosser Bedeutung. In der regenerativen Medizin erlaubt 3D-Bioprinting, vaskuläre Strukturen in ein Gewebekonstrukt zu integrieren, was sonst unmöglich ist.
Konsequenzen für die Schweiz
Die Schweiz ist in allen Bereichen, die von der 3D-Bioprinting-Technologie profitieren können, stark aufgestellt, nämlich in der Pharma- und Kosmetikindustrie sowie der klinischen Medizin. Darüber hinaus hat die Schweiz zahlreiche Firmen, die sich mit für 3D-Bioprinting relevanten Aspekten beschäftigen: Automatisierung (Elektronik, Steuerungssoftware), Maschinenteile (Druckdüsen, Ventile, Roboterarme) und Zellkultur (Medien, Plastik). Die Schweiz kann international gut mithalten, wenn sie diese Entwicklung durch die Integration der Technologie in bestehende industrielle und medizinische Prozesse sowie eine Vernetzung relevanter Industrie- und Forschungspartner fördert. Asiatische Länder wie Korea und Singapur haben bereits nationale Strategien auf diesem Gebiet entwickelt und in den USA verfolgt BioFabUSA als öffentlich-private Partnerschaft seit 2016 mit einem Gesamtfördervolumen von 300 Mio. USD das Ziel, Projekte im Bereich des bioadditiven Manufacturings zu fördern. Obwohl die Schweiz mit regenHU einen Weltmarktführer im Bioprinting-Bereich hat, gibt es derzeit keine vergleichbare nationale Strategie, die auf globale Technologieführerschaft zielt. Gegenwärtige Fördergefässe für «Additive Manufacturing» klammern den Bereich Biofabrikation/Bioadditive Manufacturing mit lebenden Zellen aus. Es braucht nationale Forschungsprogramme und -initiativen auf Ebene der stark anwendungsorientierten Grundlagenforschung in der Schweiz, um international kompetitiv zu bleiben.