MIT-Team steuert Blutgefäßwachstum mit Magnetkräften

Ingenieurinnen und Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben eine Technik entwickelt, mit der sich künstliche Blutgefäße durch mechanische Kräfte eingebetteter Magnete züchten lassen. Damit öffnet sich ein potenziell skalierbarer Weg zur Fabrikation von Gefäßnetzwerken für die regenerative Medizin. Die am 12. August 2026 in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlichte Arbeit nutzt ein Verfahren namens „Magnetic Matrix Actuation”, um das Wachstum von Kapillaren in drei Dimensionen zu steuern, und adressiert damit eine seit langem bestehende Hürde im implantierbaren Tissue Engineering.

Das MIT-Team unter Leitung von Ritu Raman füllte eine Petrischale mit einem Gel, das Nährstoffe und Zellwachstumsfaktoren enthält, bettete einen kleinen Magneten in das Gel ein und führte ein dünnes Hohlröhrchen ein, dessen Innenwand mit lebenden Endothelzellen beschichtet war. Nach ihrer Anheftung begannen die Endothelzellen, im Gel neue kapillarartige Gefäße auszubilden. Wurde der Magnet in verschiedene Richtungen und mit unterschiedlicher Intensität bewegt, entstanden mechanische Kräfte, die die Gefäße dehnten und sowohl die Zahl als auch die Länge neuer Kapillaren erhöhten. Das Team zeigte, dass sich die Angiogenese über mechanische Kräfte gerichtet steuern lässt, wodurch das Gefäßwachstum in drei Dimensionen lenkbar wird und komplexe Geometrien wie L-förmige Verzweigungen entstehen, die mit konventionellen Biofabrikationsverfahren nicht herstellbar sind.

Zur Identifizierung des zugrunde liegenden biologischen Mechanismus untersuchte das Team das PIEZO1-Gen, eines von vielen mechanosensitiven Genen im Körper und Gegenstand des Nobelpreises für Physiologie oder Medizin 2021 von Ardem Patapoutian. Wurde PIEZO1 in den Endothelzellen unterdrückt, bildeten sich deutlich weniger neue Blutgefäße. Damit ist bestätigt, dass die eingesetzten mechanischen Kräfte die Gefäßbildung wahrscheinlich über den PIEZO1-Ionenkanal auslösen. Raman ordnete die Technik als Wegbereiter für die Fabrikation komplexer Gefäßnetzwerke in konstruierten, implantationsfähigen Geweben ein.

Das kommerzielle Signal ist eine im Entstehen begriffene Plattform zur Vaskularisierung von Gewebekonstrukten, die die klinische Übertragung implantierbarer regenerativer Therapien beschleunigen könnte. Die Lösung des Vaskularisierungsengpasses eröffnet kommerzielles Potenzial in Herz-Kreislauf-, orthopädischen und Wundheilungsmärkten. Zu erwarten ist, dass Humacyte, Organovo, Aspect Biosystems, Prellis Biologics, Cellink (BICO Group) und 3D Systems ihre Positionierung im Bereich Bioprinting und Gefäß-Tissue-Engineering im Verlauf von 2026 und 2027 nachschärfen werden.

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