Medizinische Revolution: Organe aus dem Drucker

Lutz Kloke kommt sich manchmal vor wie in einem Science-Fiction-Film, „Das fünfte Element“ oder „Alien Covenant“. An seinem Arbeitsplatz im Berliner Brunnenviertel dreht zwar kein Kamerateam, doch was hier passiert, ist filmreif: Ein 3-D-Drucker fertigt menschliche Organe bzw. Teile davon, Organoide. Die Minilebern, Knochenteile, Plazentastücke oder das Brustgewebe sind lebendig und funktionstüchtig.

Pionierarbeit im Bioprinting

Kloke ist Gründer des Start-ups Cellbricks, das sich auf Bioprinting spezialisiert hat. „Schon während meines Pharmaziestudiums dachte ich, dass das Drucken von Gewebe irgendwann selbstverständlich sein würde“, sagt der 41-Jährige. „Ich bin mir sicher, dass meine Kinder es später für mittelalterlich halten werden, dass wir Organe von Toten transplantieren.“ Kloke hatte „so ein Bauchgefühl“, dass er „mal gründen“ würde. An den Wochenenden erkämpfte er sich deshalb während der Doktorarbeit seinen Master of Business Administration (MBA). Mit zwei Abschlüssen und zwei Kollegen gründete er 2016 Cellbricks, das heute 25 Mitarbeitende beschäftigt.

„Wir sind eine bunte Nerdtruppe aus Biologinnen, Biotechnologinnen, Chemikern, Biochemikern, Maschinenbauern, BWLern und Software-Entwicklerinnen.“ Aktuell ist die sechste Druckergeneration in Arbeit, sie soll GMP-Standards erfüllen, Richtlinien der Europäischen Kommission zur Qualitätssicherung von Arzneimittelproduktionsabläufen. Cellbricks-Drucker sollen in Krankenhäusern arbeiten. Angesichts des Mangels an Spenderorganen wären frisch gedruckte Nieren oder Herzen eine Revolution – nicht mal Abstoßungsreaktionen sind zu erwarten. Die 3-D-Drucke könnten auch viele Tierversuche ersetzen.

Damit in dem Berliner Labor ein Stück Leben entsteht, braucht der Drucker zwei Zutaten: vitale Zellen, die zuvor in Petrischalen vermehrt wurden, und den Klebstoff, der diese Zellen zusammenhält. Diese extrazelluläre Matrix, die Kloke „Bio-Ink“ nennt, entsteht aus Kollagen und Hyaluronsäure in einer eigenen Cellbricks-Abteilung: „Bekommt der Drucker noch den Bauplan des Zielorgans, kann es losgehen.“ Binnen zwei bis drei Minuten ist ein fingernagelgroßes Stück Leber fertig – nicht nur ein Zellklumpen, sondern ein Miniorgan, dessen Zellen ähnlich organisiert sind wie in einer echten Leber und einen Verbund aus verschiedenen Gewebearten bilden.

Neue Krebstherapien

„Dieser Multimaterial-Biodruck ist unsere Spezialität“, sagt Kloke stolz. Das Verfahren sei besonders schonend, denn es werde mit Licht gedruckt. „Dort, wo wir die Bio-Ink belichten, härtet sie aus. Die Zellen kommen nur mit einem Lichtstrahl in Berührung.“ Der erstmalige Druck von Blutgefäßen sei ein Durchbruch gewesen, er gelang vor fünf Jahren. „Es war klar, dass wir Gefäße können müssen, wenn wir Organe drucken wollen.“ Selbst Tests in der Petrischale seien nun ausgereizt, sagt der 41-Jährige. Da arbeiten die Gewebe fast schon wie ihre Vorbilder. Jetzt werden die Cellbricks-Drucke in Tierversuchen getestet. Auch Tumorgewebe hat der Drucker schon produziert. Daran probieren Ärztinnen und Ärzte der Berliner Charité neue Krebstherapien aus.

Erzählt Kloke von der Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt, klingt es wieder nach Science-Fiction: „Weil Brandwunden die häufigsten Verletzungen im All sind, wäre es gut, wenn sich Astronauten in Zukunft selbst Ersatzhaut ausdrucken könnten.“ Die Maschinenbauer des Berliner Start-ups haben den Drucker deshalb so umkonstruiert, dass er in Schwerelosigkeit arbeiten kann. Während eines Parabelflugs entstand im Frühjahr 2022 menschliche Haut. „Das Gefühl der Schwerelosigkeit war der Wahnsinn“, sagt Kloke. „Da kam ich mir tatsächlich vor wie ein Entdecker.“

Über die Organe aus dem 3-D-Drucker lesen Sie im NATIONAL GEOGRAPHIC Magazin 8/23. Verpassen Sie keine Ausgabe mehr: Sichern Sie sich die nächsten 2 Ausgaben zum Sonderpreis!