3D-gedrucktes Fettgewebe überlebt 150 Tage in Tierstudie
Karin Säljö, Peter Apelgren, Linnea Stridh Orrhult, Susann Li, Matteo Amoroso, Paul Gatenholm, Lars Kölby · Adipocyte · 2022
Forscher testen neuen Ansatz für Weichgewebereparatur
Wissenschaftler in Schweden untersuchten, ob Fettgewebe aus Liposuktionen 3D-gedruckt und für die Weichgeweberekonstruktion verwendet werden kann. Dies ist bedeutsam, weil aktuelle Fetttransplantationstechniken häufig mit Problemen beim Gewebeüberleben konfrontiert sind. Der Körper kann einen erheblichen Teil des transplantierten Fettes im Laufe der Zeit resorbieren. Das Forschungsteam wollte verstehen, was Fettgewebe überleben lässt – und ob 3D-Druck eine bessere Lösung bieten könnte.
Fettgewebe enthält mehrere Arten von heilungsfördernden Zellen
Die Forscher analysierten menschliches Fettgewebe, das durch Liposuktion gewonnen wurde. Sie fanden heraus, dass es mehrere wichtige Zelltypen enthält, die die Heilung unterstützen. Dazu gehören adipöse Stammzellen (regenerative Zellen im Fettgewebe), Perizyten (Zellen, die die Blutgefäßfunktion unterstützen) und endotheliale Vorläuferzellen (junge Zellen, die neue Blutgefäße bilden können). Diese Kombination von Zellen schafft eine natürliche Umgebung für Gewebereparatur und -wachstum.
Über 6.000 Proteine gefunden, die das Gewebeüberleben unterstützen
Mit fortschrittlicher Proteinanalyse identifizierte das Team mehr als 6.000 verschiedene Proteine im Fettgewebe. Viele dieser Proteine spielen wichtige Rollen bei der Heilung:
Adipokine, die die Fettzellentwicklung und Blutgefäßbildung regulieren
Wachstumsfaktoren, die Zellen bei der Vermehrung und Gewebe bei der Regeneration helfen
Angiogene Proteine, die das Wachstum neuer Blutgefäße fördern
Proteine der Zelldifferenzierung, die Stammzellen helfen, sich zu spezifischen Gewebetypen zu entwickeln
Einige Proteine wurden zuvor noch nie in menschlichem subkutanem Fettgewebe beschrieben.
3D-gedruckte Transplantate behielten ihre Form über fünf Monate
Das Forschungsteam mischte das Fettgewebe mit einem speziellen Gel aus Alginat und Nanocellulose. Dies ermöglichte ihnen, das Gewebe in spezifische Formen zu drucken. Anschließend transplantierten sie diese gedruckten Konstrukte in Mäuse. Die Transplantate überlebten 150 Tage – etwa fünf Monate. Wichtig ist, dass die gedruckten Strukturen während dieses gesamten Zeitraums ihre ursprüngliche Form und Größe beibehielten. Dies adressiert eine große Herausforderung bei der aktuellen Fetttransplantation, bei der Gewebe nach der Transplantation häufig schrumpft.
Menschliche Blutgefäße wuchsen in den Transplantaten
Die vielleicht aufregendste Entdeckung betraf die Blutgefäßbildung. Die Forscher fanden menschliche Blutgefäße in den Transplantaten sowohl 30 Tage als auch 150 Tage nach der Transplantation. Dies deutet darauf hin, dass das Fettgewebe aus den enthaltenen winzigen Kapillaren neue Blutgefäße bilden konnte. Die Blutversorgung ist entscheidend für das Transplantatüberleben. Ohne ausreichende Durchblutung kann transplantiertes Gewebe nicht den Sauerstoff und die Nährstoffe erhalten, die es für das langfristige Überleben benötigt.
Was dies für die zukünftige Weichgewebehandlung bedeutet
Diese Tierstudie liefert wichtige Belege dafür, dass 3D-gedrucktes Fettgewebe Potenzial für die Weichgeweberekonstruktion hat. Die Möglichkeit, maßgeschneiderte Transplantate zu erstellen, die ihre Form behalten, könnte Chirurgen helfen, Defekte präziser zu reparieren. Das Vorhandensein von Stammzellen, blutgefäßbildenden Zellen und Tausenden von unterstützenden Proteinen schafft günstige Bedingungen für die Heilung.
Obwohl diese Forschung an Tieren durchgeführt wurde, deuten die Ergebnisse auf eine vielversprechende Richtung für die Behandlung beim Menschen hin. Das verwendete Fettgewebe stammte von menschlichen Spendern, und seine zelluläre Zusammensetzung scheint gut für Rekonstruktionszwecke geeignet zu sein. Zukünftige Studien müssen diese Ergebnisse bei menschlichen Patienten bestätigen, bevor dieser Ansatz breit verfügbar wird.
Für Patienten, die regenerative Behandlungen in Betracht ziehen, verdeutlicht diese Studie, warum Fettgewebe eine wertvolle Quelle für heilungsfördernde Zellen ist. Die natürliche Kombination aus Stammzellen, Blutgefäßkomponenten und wachstumsfördernden Proteinen kann bessere Ergebnisse bei der Gewebereparatur unterstützen.
Quelle: Säljö et al., Adipocyte, 2022.
Originalpublikation
Long-term in vivo survival of 3D-bioprinted human lipoaspirate-derived adipose tissue: proteomic signature and cellular content
Karin Säljö, Peter Apelgren, Linnea Stridh Orrhult, Susann Li, Matteo Amoroso, Paul Gatenholm, Lars Kölby · Adipocyte · 2022
Here is the abstract from the paper: Three-dimensional (3D)-bioprinted lipoaspirate-derived adipose tissue (LAT) is a potential alternative to lipo-injection for correcting soft-tissue defects. This study investigated the long-term in vivo survival of 3D-bioprinted LAT and its proteomic signature and cellular composition. We performed proteomic and multicolour flow cytometric analyses on the lipoaspirate and 3D-bioprinted LAT constructs were transplanted into nude mice, followed by explantation after up to 150 days. LAT contained adipose-tissue-derived stem cells (ASCs), pericytes, endothelial progenitor cells (EPCs) and endothelial cells. Proteomic analysis identified 6,067 proteins, including pericyte markers, adipokines, ASC secretome proteins, proangiogenic proteins and proteins involved in adipocyte differentiation and developmental morphogenic signalling, as well as proteins not previously described in human subcutaneous fat. 3D-bioprinted LAT survived for 150 days in vivo with preservation of the construct shape and size. Furthermore, we identified human blood vessels after 30 and 150 days in vivo, indicating angiogenesis from capillaries. These results showed that LAT has a favourable proteomic signature, contains ASCs, EPCs and blood vessels that survive 3D bioprinting and can potentially facilitate angiogenesis and successful autologous fat grafting in soft-tissue reconstruction.