Bioprinting von Herzmodellen für die Weltraumforschung und Medizin
Hochmoderne magnetische und akustische Levitation wird Herzmodelle für neue Strahlenschutzmaßnahmen im Weltraum und im Gesundheitswesen schaffen.
Das vom Europäischen Innovationsrat (EIC) geförderte Projekt PULSE soll das Bioprinting revolutionieren und seine Anwendungen in der Weltraumforschung und im Gesundheitswesen voranbringen. Um dieses Ziel zu erreichen, entwickelt PULSE eine Plattform, die magnetische und akustische Levitation kombiniert, um biologische 3D-Strukturen zu erzeugen, die echte Gewebe und Organe simulieren. Die PULSE-Plattform wird ab 2027 an Bord der Internationalen Raumstation in Betrieb gehen. Mit dem Schwerpunkt auf der Herzgesundheit im Weltraum und auf der Erde will PULSE die Arzneimittelentwicklung und die Gesundheitsfürsorge verändern und so zu besseren Ergebnissen für Patienten auf der Erde und zu mehr Sicherheit für Astronauten bei Weltraummissionen beitragen.
PULSE ist ein Projekt an der Spitze der biomedizinischen Forschung und soll eine paradigmenverändernde Bioprinting-Technologie für Anwendungen im Weltraum und auf der Erde entwickeln. Es ist das Ergebnis interdisziplinärer wissenschaftlicher Zusammenarbeit und wird vom Europäischen Innovationsrat im Programm „Pathfinder Open“ mit fast 4 Millionen Euro gefördert. Über einen Zeitraum von fünf Jahren soll PULSE technologische Innovationen voranbringen, um die menschliche Gesundheit zu verbessern und den Weg für eine sicherere und nachhaltigere Erforschung des Weltraums zu ebnen.
Durch die Kombination von magnetischer und akustischer Levitation in einer innovativen Bioprinting-Plattform soll das PULSE-Gerät in der Lage sein, eine beispiellose räumliche und zeitliche Kontrolle der Zellpositionierung zu erreichen. Diese neue Technologie erleichtert die präzise Manipulation biologischer Materialien und ermöglicht die Schaffung hochentwickelter und realistischer Organoide, die die Komplexität der entsprechenden menschlichen Organe genau imitieren.
Eine der wichtigsten Anwendungen der innovativen Bioprinting-Technologie von PULSE ist die Herstellung von menschlichen 3D-Herzmodellen in vitro, die für die Untersuchung der Auswirkungen des Weltraums und der Strahlung auf das menschliche Herz-Kreislauf-System unerlässlich sind. Diese fortschrittlichen Herzmodelle werden wertvolle Einblicke in die Herzphysiologie und -pathologie liefern und die Entwicklung präventiver und therapeutischer Lösungen für Astronauten, die sich auf Langzeitmissionen ins All begeben, und für Krebspatienten, die sich einer Strahlentherapie unterziehen, erleichtern.
Lorenzo Moroni, Projektkoordinator und Professor für Biofabrication for Regenerative Medicine an der Universität Maastricht, erklärt: "Die ehrgeizigen Ziele des PULSE-Projekts betreffen sowohl die Weltraumforschung als auch die Gesundheitsversorgung auf der Erde. Mit Bioprinting hergestellte Organoide, die der Komplexität menschlicher Organe sehr nahekommen, haben das Potenzial, die Abhängigkeit von Tierversuchen zu verringern und eine genauere und effizientere Plattform für die Untersuchung von Krankheitsmechanismen und die Bewertung der Reaktion auf Medikamente zu bieten."
Das PULSE-Projekt bringt führende Organisationen in ihren jeweiligen Bereichen zusammen, darunter die Universität Maastricht (Niederlande), die Otto-von-Guericke Universität Magdeburg, die Medizinische Universität Graz (Österreich), das Kernforschungszentrum SCK CEN (Belgien), Space Applications Services (Belgien) und IN society (Italien).
Die Gruppe von Frau Professorin Daniela Grimm aus Magdeburg wird für 3D-Zellkulturen, Histologie und molekularbiologische Analysen verantwortlich sein. Mit ihrer langjährigen Expertise in Kardiologie, Pharmakologie, 3D-Zellkulturmodellen sowohl in realer als auch in simulierter Mikrogravitation sowie ihrer Erfahrung mit zahlreichen Höhenforschungs- und Weltraummissionen werden sie morphologische Veränderungen, DNA-Schäden, oxidativen Stress, zelluläre Seneszenz, Lebensfähigkeit und mitochondriale Aktivität in Kombination mit Markern für den Umbau der extrazellulären Matrix und der Gefäßbildung sowohl in den in ihren Labors hergestellten Organoiden als auch in den 3D-Bioprint-Proben untersuchen.
Die Partner des Konsortiums verfügen über eine Fülle von Fachkenntnissen und Ressourcen und werden ihre Fähigkeiten kombinieren, um bahnbrechende Fortschritte an der Schnittstelle zwischen Bioprinting, Weltraummedizin und der Erforschung von Herzerkrankungen zu erzielen.
Dieses ehrgeizige Projekt unterstreicht das Engagement des PULSE-Teams, die Grenzen der wissenschaftlichen Forschung und der technologischen Innovation zu erweitern, angetrieben von dem Wunsch, die unbekannten Aspekte der menschlichen Gesundheit und des Wohlbefindens im Weltraum und auf der Erde zu ergründen.
Weitere Informationen über das PULSE-Projekt und zu Presseanfragen finden Sie auf der Projekt-Website unter pulse-eic.eu
Kontakte:
Otto-von-Guericke Universität Magdeburg
Medizinische Fakultät
Universitätsklinik für Plastische, Ästhetische und Handchirurgie
Leitung Abteilung Mikrogravitation und Translationale Regenerative Medizin
Prof. Dr. med. Daniela Grimm
Tel.: +49 391 67-57573
Abbildung 1: Schwebende Partikel, die durch magnetische und akustische Felder gesteuert werden und ein menschliches Herzmodell bilden. © By IN society using Stable Diffusion
Abbildung 2: Menschliches Herzmodell auf einem dunkelblauen Bokeh Hintergrund. © Karrrtinki - stock.adobe.com