Warum Astronauten Organe im All drucken

Fehlende Organspenden für schwerkranke Patienten zwingen Forscher zum Umdenken. Ein Team aus Nasa-Astronauten sieht die Lösung in künstlichen Organen aus dem 3D-Drucker. Allerdings müssen die Experten dafür in den Orbit.

Andrew Morgan ist ein Astronaut der Nasa, wurde aber als Arzt der US Army auf dem Schlachtfeld mit den schlimmsten Dingen konfrontiert, die dem menschlichen Körper zustoßen können: "Ich habe verlorene Gliedmaßen und schwerwiegende Verletzungen gesehen, die von Explosionen verursacht wurden", sagte er in einem Interview mit "BBC.com". Dass sich solche Menschen nur langsam von ihren Verletzungen erholen, brachte Morgan zum Nachdenken.

Was wenn neues Gewebe oder sogar ganze Organe einfach gedruckt werden könnten, um defekte Körperteile zu ersetzen? "Die Fähigkeit, Gewebe aus den eigenen Zellen der verletzten Person zu transplantieren, wäre enorm nützlich", so Morgan. Aus diesem Grund hat er sich mit einem Team aus Astronauten zusammengeschlossen, um ungewöhnliche Experimente im Weltall durchzuführen. Denn in der Schwerelosigkeit entwickeln sich die Gewebezellen anders als auf der Erde.

Im April 2020 ist er von einem 272-tägigen Aufenthalt auf der Raumstation ISS zurückgekehrt. Während er in 400 Kilometern Höhe die Erde umkreiste, stellte Andrew Morgen Zelle für Zelle lebendes Gewebe her – mittels 3D-Drucker und sogenannten Bio-Tinten. "Es ist fast so wie wenn man zu Hause Druckerpatronen wechselt" – so beschreibt Morgan das Equipment, mit dem er gearbeitet hat. "Man legt die Tintenpatrone ein, wartet, bis sich die Zellen gezüchtet wurden, und nimmt die Gewebekassette zur Analyse wieder heraus."

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Dass Andrew Morgan und seine Co-Astronautin Christina Koch diese Experimente im Orbit durchführten, hat einen guten Grund: "Wenn man Gewebe im 3D-Drucker auf der Erde züchtet, besteht die Gefahr, dass es aufgrund der Schwerkraft in sich zusammenfällt", erklärt Morgan. "Das Gewebe braucht eine Art (temporäres, organisches) Gerüst, um es an Ort und Stelle zu halten, vor allem, wenn es um Hohlräume wie Herzkammern geht. Diese Effekte erzielt man nicht in einer Umgebung mit Mikrogravitation. Deshalb waren diese Experimente so wertvoll."

Minilabore auf der ISS wird es in Zukunft immer häufiger geben – und Forschungsexperimente rund um das menschliche Gewebe auch. Der deutsche Astronaut Matthias Maurer wird im Herbst in einer Raumkapsel vom Unternehmen SpaceX zur Raumstation fliegen und Minilabore des Start-ups Yuri aus Meckenbeuren dort einbauen. "Forschung in der Schwerelosigkeit bietet Ergebnisse, die so auf der Erde nicht erhältlich sind“, erklärte CEO Maria Birlem gegenüber dem "Handelsblatt".

Die Idee, im All könnten sich irgendwann vielleicht sogar menschliche Organe züchten lassen, ließ Birlem nicht mehr los. Im ersten Schritt will Yuri nun immer mehr Forschung im All ermöglichen. Mark Kugel, Wirtschaftsingenieur von Yuri sagte: "Wir wollen Schwerelosigkeit als Plattform nutzen, um tolle Produkte zu entwickeln: In der langfristigen Vision können das gedruckte Organe sein, aber schon in zwei, drei Jahren könnten wir Organoide produzieren.“

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Forscher haben bereits erwiesen, dass es möglich ist, Grundgewebe zu drucken und sogar Mini-Organe. Bis sich voll funktionierendes Gewebe und Organe so drucken lassen, dass man sie transplantieren kann, könnte es allerdings noch zehn bis 15 Jahre dauern. Das schätzt zumindest Itedale Redwan, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Unternehmens Cellink, der ersten Firma, die Bio-Tinten kommerzialisiert hat.

"Wir haben bereits Gewebe produziert, das Tieren transplantiert wurde, Hautzellen zum Beispiel", so Redwan gegenüber "BBC.com". "Vor Kurzem haben wir an laserunterstütztem Druck gearbeitet, der es ermöglicht, bis ins kleinste Detail zu drucken, beispielsweise Kapillaren oder Blutgefäße. So drucken zu können, ist wichtig, aber der große Schritt wird immer noch sein, solches Gewebe in den menschlichen Körper zu verpflanzen."

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