Biotechnologie
Neue Technik ermöglicht das 3D-Drucken von funktionellem Hirngewebe
3D-Druck von Organen
3D-Druck, oder additive Fertigung, revolutioniert stillschweigend die Art und Weise, wie die Fertigung durchgeführt wird, wobei inzwischen Hunderte von Materialien für den 3D-Druck verfügbar sind. Vielleicht ist das aufregendste Material jedoch nicht für die Fertigung, sondern für medizinische Zwecke: biologische Gewebe.
Bioprinting könnte eines Tages ermöglichen, buchstäblich ein menschliches Herz, eine Leber oder eine Lunge auf Abruf zu 3D-drucken, bereit für die Transplantation. Das haben wir in unserem Artikel “Organe auf Abruf: Beste 3D-Bioprinting-Aktien” untersucht.
Ein neues Niveau im Bioprinting wurde von einem Forschungsteam an der University of Wisconsin–Madison, geleitet von Su‑Chun Zhang, Professor für Neurowissenschaften und Neurologie erreicht. Sie gelang es, Hirngewebe zu 3D‑drucken, das wachsen und funktionieren kann wie typisches Hirngewebe. Das ist wirklich revolutionär und ein deutlich besseres Ergebnis als alle bisherigen Versuche, Hirngewebe zu 3D‑drucken.
Optimierte Bio‑Tinte
Der Schlüssel zu diesem wissenschaftlichen Durchbruch war, die übliche Bioprinting‑Technik an die spezifischen Bedürfnisse von Neuronen anzupassen.
Normalerweise fügt das Bioprinting Zellen vertikal übereinander hinzu, wobei ein komplexes Gerüstmaterial verwendet wird. Stattdessen wählte Zhangs Team ein horizontales Design und nutzte ein viel weicheres Bio‑Tinten‑Gel als zuvor.
Das weichere Gel ermöglicht es den Neuronen, genau so zu wachsen und miteinander zu interagieren, wie sie es im echten Gehirn tun. Das relativ dünnere Gel ermöglichte zudem eine bessere Sauerstoffdurchdringung, und das dünner gewachsene Gewebe konnte die Nährstoffe aus dem Gel vollständig aufnehmen.
Quelle: Cell Stem Cell
Insgesamt entsteht dadurch ein Gewebe, das dem echten Hirngewebe deutlich ähnlicher ist als jedes bestehende Modell. Nicht nur sind die Gewebe stärker vernetzt, sondern es ist möglich, dass Neuronen normal miteinander kommunizieren und gleichzeitig unterstützende Zellen zu den Geweben hinzugefügt werden. Diese Unterstützungzellen sind keine Neuronen, die an der neuronalen/Nervenaktivität beteiligt sind, sondern spielen eine Schlüsselrolle dabei, die aktiven Neuronen funktionsfähig und gesund zu halten.
Ein neues Forschungswerkzeug
Im Vergleich zu dem, was derzeit verwendet wird, den zerebralen Organoiden, sind diese 3D‑gedruckten Hirngewebe viel realistischer und hilfreicher, um zu verstehen, wie ein echtes Gehirn funktioniert.
Quelle: Broad Institute
Durch die vollständige Kontrolle der Struktur des Modellhirngewebes können Forscher diese Technik nutzen, um realistische Nachbildungen von Gehirnen zu erstellen, die an Alzheimer, Down‑Syndrom usw. leiden.
„Da wir das Gewebe nach Design drucken können, haben wir ein definiertes System, um zu untersuchen, wie unser menschliches Gehirnnetzwerk funktioniert. Wir können sehr gezielt betrachten, wie die Nervenzellen unter bestimmten Bedingungen miteinander kommunizieren, weil wir genau das drucken können, was wir wollen.“
Da das Gehirn als Netzwerk arbeitet, wird das hohe Maß an Vernetzung entscheidend sein, um den Fortschritt der Grundlagenforschung zu unterstützen.
Das Sahnehäubchen ist, dass diese neue Drucktechnik keine neue Ausrüstung erfordert. Sie kann mit einem handelsüblichen Tisch‑3D‑Drucker durchgeführt werden, und die Analyse der Neuronen kann mit gängigen Methoden wie Mikroskopie‑Bildgebung und Elektroden erfolgen, die bereits in Neurolabors üblich sind.
Bioprinting‑Aktien
1. BICO Group AB
Das Team von Pr Zhang nutzte einen Cellink‑Drucker, um ihr Bioprinting von Hirngeweben durchzuführen.
Im Jahr 2021 wurde Cellink in die BICO Group umbenannt, nachdem es 2019 Cytena und 2020 Scienion übernommen hatte. Cellink bleibt weiterhin der Markenname für den Bioprinting‑Bereich des Unternehmens.
Bioprinting erzielte im Q3 2023 einen Umsatz von 16 Mio. $, zusätzlich zu 28 Mio. $ im Bereich Biosciences und 12 Mio. $ im Bereich Bioautomation.
Quelle: BICO Group AB
Obwohl nicht allein in diesem Feld, ist Cellink eindeutig ein sehr fortschrittlicher Hersteller von Bioprinting‑Geräten. Die Leistung von Pr Zhang mit diesen Maschinen zeigt ihr Potenzial in der Neurologie‑Forschung, einem Bereich, der bisher kaum Bioprinting nutzt.
Langfristig werden Bioprinting‑Unternehmen voraussichtlich von der Bereitstellung von Werkzeugen für Forscher zu Lieferanten von Bioprinting‑Therapien für pharmazeutische Unternehmen für Patienten übergehen. Dies wird wiederum die Anzahl der im Einsatz befindlichen Bioprinter vollständig verändern und, noch wichtiger, das monatliche Verkaufsvolumen von Verbrauchsmaterialien.
Dies ist derselbe Prozess, der bei anderen Herstellern von Biolab‑Geräten stattfand, einschließlich der Genome‑Sequenziergeräte von PacBio (PACB) und Illumina (ILMN), die letztlich 80 % ihrer Einnahmen aus wiederkehrenden Verkäufen von Verbrauchsmaterialien erzielen.
2. Organovo
(ONVO )
Die proprietäre Technologie von Organovo verwendet 3D‑gedruckte menschliche Gewebe, um zentrale Aspekte echter menschlicher Gewebe nachzuahmen, einschließlich Zusammensetzung, Architektur, Funktion und Krankheit.
Dies wurde genutzt, um neue Moleküle mit therapeutischem Potenzial zu finden. Durch die erste Validierung der potenziellen Moleküle im 3D‑Gewebemodell hofft das Unternehmen, das Risiko von Fehlschlägen in klinischen Studien zu reduzieren, dank eines realistischeren in‑vitro‑Zellmodells, bevor Tests am Menschen durchgeführt werden.
Die Pipeline von Organovo konzentriert sich auf entzündliche Darmerkrankungen (IFD) und Leberfibrose, mit einem Programm in Phase 2/3 der klinischen Prüfung und einem in Phase 1. Die Ergebnisse des Phase‑2a‑POC werden in der zweiten Hälfte 2025 erwartet.
Quelle: Organovo
Im Jahr 2022 gab es in den USA 2,1 Millionen Fälle und weltweit 13 Millionen Fälle von Colitis ulcerosa, einer Form von IFD, was einem Markt von 6,6 Mrd. $ entspricht. Es wird erwartet, dass er bis 2032 mit einer jährlichen Wachstumsrate von 6 % auf einen Markt von 12 Mrd. $ weiter wächst.
Da Organovo eine realistische Simulation des Darmgewebes verwendet, mit polarisiertem Epithel und interstitieller Schicht, ist es wahrscheinlich, dass sie eine gute in‑vitro‑Darstellung davon haben, wie ihr Medikament beim Patienten wirken wird.
Quelle: Organovo
Damit ist Organovo eine interessante Aktie für Investoren, die von den frühen Phasen des Bioprintings profitieren und dessen Einsatz als Modell für Biotech‑Unternehmen zur Entdeckung neuer Therapien nutzen möchten.
