Hersenen uit de 3D-printer, kan dat?

Stel dat we binnen 25 jaar in staat zijn om elk type weefsel in ons lichaam te creëren, hoe gaan we dan om met die technologie? Die vraag stelde Ouafa Dahri, researcher 3D-bioprinten aan de Würzburg University, vorige maand op deze site. Ze voorspelde dat de ontwikkelingen op het gebied van Biofabrication snel zullen gaan. Dat blijkt nu ook. Met een nieuwe techniek kunnen onderzoekers intussen weefsels met de zachte en sponzige structuur van longen en hersenen 3D-printen.

Dit soort weefsels printen was eerder niet mogelijk. Daarover schrijft Live Science. “We hebben een heel zacht materiaal gebruikt, een samengestelde hydrogel. Daarmee hebben we zachte weefsels geprint die lijken op de hersenen en mogelijk ook longen”, aldus Zhengchu Tan, onderzoekster bij de afdeling Mechanical Engineering aan het Imperial College London. Tan is hoofdauteur van een paper in Scientific Reports dat de techniek beschrijft.

Op maat gemaakte organen

Bij 3D-bioprinten wordt een object laag voor laag opgebouwd. Dat betekent dat de onderste lagen het gewicht van de nieuwe lagen moeten kunnen dragen. Dat is een probleem wanneer je erg zachte materialen wilt printen, zegt Tan. De onderliggende lagen hebben dan namelijk de neiging om in te storten, omdat ze de druk van de nieuwe lagen niet aankunnen. Om dit probleem te omzeilen, bevriezen de onderzoekers iedere geprinte laag. “Bevriezen maakt een laag zeer solide en stabiel. Daardoor kan de volgende laag worden geprint zonder dat het 3D-object bezwijkt.” Nadat het printen is voltooid, kunnen de onderzoekers het object langzaam ontdooien. Het behoudt dan zijn vorm.

Via 3D-bioprinten, ook wel ‘additive manufacturing’ genoemd, hopen artsen op maat gemaakte organen te kunnen produceren. Daarvoor kunnen ze lichaamscellen van patiënten gebruiken. De techniek zou in de toekomst kunnen bijdragen aan terugdringen van het ernstige tekort aan donororganen. Toch kent 3D-bioprinten z’n beperkingen. Om organen te maken moeten bio-ingenieurs de structuur van organen nabootsen. Tot nu toe konden alleen relatief stugge of ‘stijve’ materialen geprint worden, zoals botten, de lever en nieren. De structuur van hersenen en longen was tot voor kort te hoog gegrepen. Dat verandert nu.

Volledig functionerende hersenen of longen 3D-printen is toekomstmuziek. Maar hoe gaan we om met die technologie wanneer dat over enkele jaren wél kan?

Functionerende hersenen 3D-printen?

Ondanks deze stap voorwaarts zijn bio-ingenieurs vermoedelijk nog tientallen jaren verwijderd van het 3D-printen van volledig functionerende hersenen of longen. Dat zegt Antonio Elia Forte, onderzoeker aan het departement Bio-engineering van het Imperial College London. Bij de experimenten die tot nu toe gedaan zijn, gebruikten de onderzoekers huidcellen in plaats van hersencellen. Bovendien komen de onderzoekers tot op heden niet verder dan het 3D-printen van stukjes hersenachtig weefsel. Een volledige hersenstructuur printen lukt nog niet goed.

Toch is deze techniek nu al waardevol. Hij kan bijvoorbeeld worden gebruikt om te bestuderen hoe hersen- of longweefsel zich onder verschillende omstandigheden gedraagt. Bijvoorbeeld in impactsituaties, zoals traumatisch hersenletsel. Desondanks gaan deze ontwikkelingen hand-in-hand met ethische vragen. Want stel dat wetenschappers straks in staat zijn om functionerende hersenen te printen… wat doen we dan met die techniek? Horen hersentransplantaties in de toekomst tot de mogelijkheden? En wat doet dat met ons denken en met wie we zijn? Zou hier niet meer debat over moeten plaatsvinden?

(Bron en meer lezen: Live Science)