Transparente menschliche Organe ermöglichen 3D-Kartierungen auf Zellebene

Transparente menschliche Organe ermöglichen 3D-Kartierungen auf Zellebene
Vaskuläre und Glomeruli-Details der menschlichen Niere (©Helmholtz Zentrum München / Ertürk Lab)

Intakte menschliche Organe und ihre zugrunde liegenden komplexen Strukturen durchsichtig zu machen, ist jetzt erstmals WissenschaftlerInnen aus München gelungen. Strukturelle Kartierungen von Organen bergen das Potenzial, künftig als Vorlage für 3D-Bioprinting-Technologien zum Einsatz zu kommen. Das wäre ein wichtiger Schritt, um in Zukunft künstliche Alternativen als Ersatz für benötigte Spenderorgane zu erzeugen.

  • Datum:
    25.02.2020
  • Autor:
    V. Schulz (mh/ktg)
  • Quelle:
    Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt

WissenschaftlerInnen des Helmholtz Zentrums München, der Ludwig-Maximilians-Universität und der TU München (TUM) fanden heraus, dass das Detergens CHAPS in den steifen menschlichen Organen kleine Löcher erzeugen konnte. Dadurch konnten zusätzliche Lösungen tief in die zentimeterdicken Organe eindringen und diese in transparente Strukturen umwandeln. Im nächsten Schritt erfolgte die Bildgebung der transparent gemachten, post mortem bereitgestellten, menschlichen Organe.

Ultramikroskop zur Organerfassung

Dafür entwickelten die WissenschaftlerInnen daher gemeinsam mit Miltenyi Biotec ein neues Laser-Scanning-Mikroskop mit einer besonders großen Aufnahmekapazität namens 'Ultramicroscope Blaze'. Damit sind Aufnahmen von gesamten menschlichen Organen bis hin zur Größe einer Niere möglich. Anschließend entwickelte das Team zusammen mit Prof. Bjoern Menze von der TUM Deep-Learning-Algorithmen, um die Abermillionen von Zellen in 3D zu analysieren.

Potenzielle Schlüsseltechnologie für Kartierung menschlicher Organe

Diese Technologie fassten die Forschenden unter dem Namen SHANEL (Small-micelle-mediated Human orgAN Efficient clearing and Labeling) zusammen. „SHANEL könnte sich in naher Zukunft zu einer Schlüsseltechnologie für die Kartierung intakter menschlicher Organe entwickeln. Damit könnten wir sehr schnell viel besser verstehen, wie sich Organe wie unser Gehirn entwickeln und wie sie im gesunden und erkrankten Zustand funktionieren“, erklärt Dr. Ali Ertürk, Direktor des Instituts für Tissue Engineering und Regenerative Medizin am Helmholtz Zentrum München sowie Principal Investigator am Institut für Schlaganfall- und Demenzforschung am Klinikum der LMU.

Finales Ziel: 3D-Bioprinting künstlicher Organe

WissenschaftlerInnen arbeiten bereits dran, Technologien für den Druck von Organen – 3D-Bioprinting – zu entwickeln. Zelluläre dreidimensionale Karten von menschlichen Organen könnten künftig als Vorlage für neue Organe aus solchen 3D-Biodruckern dienen.