CELLBRICKS – Menschliche Mini-Organe aus dem 3D-Drucker
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Gedruckte Biologie wird Laborarbeit fundamental verändern – so wie der Personal Computer die Arbeit in den Büros verändert hat. Mit Cellbricks bauen wir ein 3D-Drucksystem, mit dem Forscher biologische Modelle entwickeln, drucken und Experimente von überall auf der Welt durchführen können.

Die nächste Dimension: Der 3D-Organdruck hat begonnen!

Die Theorie ist denkbar einfach: Ein Leber-Bauplan, etwas klebrige Zellmasse, ein 3D-Drucker – fertig ist das neue Organ. Faktisch stecken jahrelange Forschung und brillante Köpfe hinter dem 3D-Drucksystem von Cellbricks: Die erste Schwierigkeit, so Dr. Lutz Kloke, Biologe und Gründer von Cellbricks, bestand darin einen „Klebstoff“ zu finden, in dem die Zellen nicht nur aneinander haften, sondern in dem sie sich auch pudelwohl fühlen. Nachdem das richtige Rezept gefunden war, brauchte es noch einen speziellen 3D-Drucker. Gängige Modelle spritzen mit Düsen tröpfchenweise die Zellmasse in Form – eine unpräzise und für unseren Anspruch zu grobe Verfahrensweise. Es musste eine Lösung gefunden werden, um auch feinste Strukturen und Gefäße drucken zu können.

Für Cellbricks wenden wir Schlüsseltechnologien an, die ihre Wurzeln nicht in der Biotechnologie, sondern in der IT, KI und Verfahrenstechnik finden:

1. 3D Tools und generative Algorithmen für die CAD-CAM Biologie

2. Datenbanken für Modelle (Miniorgane, Multiorgane…)

4. High-Resolution-Biodruck-Technologie (Intuity/CellBricks, pat. pending)

5. Essays und Chips (CellBricks, pat. Tech.)

Markus Turber, Geschäftsführer von Intuity: “Die Herausforderung ein 3D-Drucksystem für lebendige Organoiden zu entwickeln war zunächst total verrückt – aber auch extrem faszinierend. Das Team hat voller Begeisterung monatelang an der Hard- und Software getüftelt. Der entstandene 3D-Organ-Drucker ist derzeit einzigartig auf dem Markt und seine Druckergebnisse sind unglaublich präzise.“

Professionalität und Design

Intuity entwickelte für Cellbricks einen 3D-Gewebe-Drucker, der über eine besonders hohe Auflösung und die Fähigkeit verschiedene Zelltypen zu drucken verfügt. So sind selbst feinste Gefäßstrukturen, die für Organe und Gewebe notwendig sind, herstellbar. Cellbricks ist mit diesem Drucker in der Lage, dreidimensionales, lebendes Gewebe zu drucken, das sich durch Zellteilung weiterentwickelt. Einige Mini-Organe konnten bereits über einen Zeitraum von mehreren Monaten kultiviert werden. Der hochprofessionelle BioPrinter verfügt über eine intuitive Benutzeroberfläche, die den professionellen Gewebedruck in wenigen Schritten ermöglicht und optisch erfahrbar macht.

Weltweit verfügen nur wenige Wissenschaftsteams über fundiertes Wissen zum Druck von Organen, und Zellgeweben. Cellbricks ist eines davon: Es verfügt über patentierte Stoffe, die es dem Startup erlauben, Zellen formstabil zu modellieren, ohne den Stoffwechsel der Zellen zu beeinträchtigen: Es gefällt den Zellen, gedruckt zu werden. Sie teilen sich und wachsen gemäß ihres biologischen Bauplans weiter.

Cellbricks Mission ist bahnbrechend

Dank der sinkenden Kosten durch die Automation der Drucktechnologie werden gedruckte Modellorganismen in naher Zukunft auch in der Humanmedizin im Einsatz sein. Beispielsweise können an hundertfach replizierten Miniorganen von Krebspatienten die richtigen Medikamente und Dosen getestet werden. Modellorgane aus menschlichen Zellen können auf Chips gedruckt werden, die den Stoffwechselkreislauf und die Versorgung des Organs gewährleisten. Über diesen Chip können Medikamente in den Stoffwechselkreislauf eingebracht werden und im Forschungsstadium an lebenden menschlichen Modell-Organen getestet werden. Dies macht schon bald unzählige Tierversuche überflüssig. Und falls ein Wirkstoff die erwünschte Wirkung am gedruckten Organ nicht entfaltet oder Nebenwirkungen auftreten, können außerordentlich teure klinische Studien eingespart werden. Wir dürfen hoffen, dass dank personalisierter Organ-On-a-Chip-Tests beispielsweise auch Schmerzen und unnötige Belastungen durch falsche Chemotherapien reduziert und Heilungschancen drastisch verbessert werden.

Enormes Potenzial

In wenigen Jahrzehnten werden Ersatzorgane – aus körpereigenen Zellen gedruckt – die viel zu knappen Spenderorgane ersetzen. Die Wahrscheinlichkeit einer Abstoßung des neuen Organs sinkt damit rapide. Denkbar ist auch die Entwicklung von völlig neuen Organen, die funktionale Aufgaben im im menschlichen Körper übernehmen: von der Produktion körpereigener Stoffe wie Insulin bis hin zu spezifischen Medikamenten für chronische Erkrankungen.Doch damit nicht genug: Künftig werden diverse Baupläne für den Biodruck in einer digitalen Bibliothek gespeichert sein. Sie sind schnell und komfortabel über die Cloud abrufbar. Ein Patient braucht ein neues Koronargefäß für sein Herz? Künftig kann das das entsprechende Modell heruntergeladen und mit patienteneigenen Zellen ausgedruckt werden. Direkter und effektiver kann Technik dem Menschen nicht nutzen.

Wie geht es weiter…

Cellbricks ermöglicht es bereits heute gedruckte Biologie in den Laboren Medikamentenwirkstoffe risikofrei zu an menschlichen Modellen zu testen. Ohne fundierte Erfahrung in der Modellierung von 3D Daten, bleibt einigen Biologen der Zugriff auf diese Technologie jedoch noch verwehrt. Unser Ziel ist es, ein Ecosystem zu schaffen, das es jedem Biologen ermöglicht lebende Biologie zu drucken. Deshalb haben wir die 3D-Bioprinting-Software Bloodline entwickelt. Der Bloodline-Prototyp demonstriert die erste und vielleicht wichtigste Funktion – eine funktionsfähige Vaskularisierung. Als besonderen Meilenstein haben wir im März 2017 einen Preis beim „Gründerwettbewerb – Digitale Innovationen“ vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie auf der CeBIT für Bloodline verliehen bekommen.

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Case Studies