Wissenschaft

Schweine-Farm soll menschliche Organe produzieren

Zukünftig sollen menschliche Organe auf Tierfarmen gezüchtet werden. Eine US-Investorin baut dazu eine Fabrik, in der sie jedes Jahr hunderttausend Lungen und Herzen für Transplantationen züchten will. Wachsen sollen die Organe in genetisch veränderten Schweinen. Konkurrenz kommt aus dem 3D-Drucker.

Die Rekonstruktion von menschlichen Organen und anderen Körperteilen steht immer mehr im Zentrum der Wissenschaft. (Foto: Flickr/Simon James/CC by sa 2.0)

Die Rekonstruktion von menschlichen Organen und anderen Körperteilen steht immer mehr im Zentrum der Wissenschaft. (Foto: Flickr/Simon James/CC by sa 2.0)

Die Pharmamagnatin Martine Rothblatt hat sich zum Ziel gesetzt, auf einer Schweinefarm jedes Jahr 100.000 menschliche Lungen, Herzen und andere transplantable Organe zu züchten. „Wenn Sie 100.000 Lungen machen wollen, brauchen Sie einen pathogenfreien Ort dafür“, sagte Rothblatt auf einer DARPA-Biotechnologie-Konferenz in New York City beim Enthüllen eines Bildes der Schweinefarm, berichtet das Magazin Vice. Demnach sagte Rothblatt: „Ich nutze die Technologie, um einen unbegrenzten Vorrat an transplantierbaren Organen zu schaffen, und ich tue es jetzt, ohne Verzögerung.“

Auf der Organfarm plant Rothblatts Unternehmen United Therapeutics, menschliche Organe in gentechnisch veränderten Schweinen wachsen zu lassen. Herzklappen von Schweinen werden bereits heute regelmäßig bei Menschen transplantiert. Das Umpflanzen ganzer Schweineorgane in Menschen, auch Xenotransplantation genannt, war schon lange ein Wunschtraum in der Medizin. „Organe von Spender-Schweine passen gut in Bezug auf Größe und Funktion, aber sie passen nicht so gut im Bezug darauf, wie die Moleküle ineinandergreifen“, so Rothblatt. „Die Idee kam auf, man könne so wie ein Künstler eine Skulptur aus dem Stein meißelt, vielleicht genug Schweine-Gene herausmeißeln, um sie mit dem menschlichen Genom kompatibel zu machen.“ Das Herausmeißeln von 8 bis 15 Genen mache es möglich, ein Schweineorgan in einen Menschen einzupflanzen, ohne Medikamente zur Unterdrückung der Immunabwehr zu brauchen.

Rothblatt zufolge werde bis zum Jahr 2020 eine solche Transplantation für Patienten im Endstadium einer Lungenerkrankung möglich. Ab dann starte die Organfabrik die Produktion auf Hochtouren. „Wir wollen Horden von Schweinen mit homozygot veränderten Genen machen, um Zehntausende Menschenleben zu retten.“

Neben solchen Farmen hat sich vor allem die 3D-Technologie langsam, aber sicher ihren Weg in die Medizin gebahnt. Nicht selten werden die Drucker schon genutzt, um bestimmte Teile des Körpers zu drucken. Am Fraunhofer-Institut arbeitet man nun daran, die Farbauflösung der 3D-Drucke zu verbessern. „Multi-Jet-Drucker sind zwar in der Lage, mehrere Farben zu drucken, doch sind sie weit entfernt von einer Vollfarbauflösung entsprechend moderner 2D-Drucker“, so das Institut.

Aus diesem Grund nutzen die Forscher am Fraunhofer IGD nun das so genannte 2D-Halftoning: Als Halftoning wird der Aufbau eines Bildes aus verschiedenen Farbpunkten anstelle von Farbflächen verstanden – farbige Rasterpunkte also. Für den 3D-Druck heißt das, dass ein Objekt nicht mehr Schicht für Schicht, sondern Volumenpixel für Volumenpixel (Voxel) aufgebaut wird. Dadurch, dass jeder Voxel eine andere Farbe erhält, wird das Halftoning erreicht.

Allerdings gab es hierbei einige Probleme. So erzeugen der Fokus und der spätere Ausdruck auf Voxel eine riesige Datenmenge. Darüber hinaus sind die „aktuellen Materialien für den Multi-Jet-Prozess sehr transluzent, damit sie von einer UV-Quelle ausgehärtet werden können“. Das verfälsche unter Umständen die Farbtreue. Nach intensiver Forschung haben die Wissenschaftler einen Software-Algorithmus entwickelt, der die präzise Kontrolle des Materialauftrags gewährt. Pro Voxel werden mehrere verschiedene Farbschichten aufgetragen, die jeweils transluzent sind. Im Vorfeld berechnet die Software, welche Materialien in welcher Menge aufgetragen werden müssen, um die erwünschte Farbe zu ergeben. „Diese Voxel werden dann noch nebeneinander mittels Halftoning platziert“, so das Institut. Dadurch entstünden die beeindruckenden Farbdetails. „Der Algorithmus funktioniert mit zukünftigen Material- und Druckergenerationen und erfordert primär die Entwicklung entsprechender Materialien.“

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