Die Medizin der Zukunft wird stark von biotechnologischen Innovationen geprägt werden. Fortschritte in der gezielten „Gen-Editierung“, wie die CRISPR/Cas9-Technologie, ermöglichen es, genetische Defekte zu beheben und Immunzellen beispielsweise gezielt gegen Krebs zu programmieren. Diese präzisen Eingriffe bieten neue Möglichkeiten zur Behandlung bisher unheilbarer Krankheiten, werfen aber auch ethische Fragen auf, wie etwa bei Eingriffen in das Erbgut zukünftiger Generationen.

Auch der 3D-Druck entwickelt sich rasant: Während der Druck von Knochenimplantaten bereits Realität ist, stehen gedruckte Organe noch am Anfang der Forschung. Neue Verfahren könnten bald mit hoher Präzision biokompatible Gewebe herstellen, die vom Körper nicht abgestoßen werden. Im Bereich der Biomaterialien sind selbstheilende und bioresorbierbare Materialien für Implantate von besonderem Interesse, da sie sich im Körper natürlich abbauen und die Heilung unterstützen können.

Zusätzlich gewinnen Mikrobiome, d.h. die Gemeinschaft von Mikroorganismen in einem bestimmten Organ oder Lebewesen, an Bedeutung, etwa als essbare Impfstoffe oder als Grundlage für personalisierte Therapien. Ihr Einfluss auf die menschliche Gesundheit, insbesondere auf das Immunsystem und die Behandlung von Darmkrankheiten, bietet neue Ansätze für die Medizin. Biologische Mini-Roboter, sogenannte Xenobots, könnten zukünftig Medikamente präzise im Körper abliefern oder Verunreinigungen abbauen.

Biotechnologie 2040 (Kapitel Biomaterialien)

Welche der folgenden chemischen Substanzen ist ein wichtiger Bestandteil von Biopolymeren*, die in der Wundheilung und als medizinische Implantate eingesetzt werden?

*Biopolymere sind natürliche oder biologisch abbaubare Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen wie Pflanzen, Tieren oder Mikroorganismen bestehen und häufig in der Medizin und Umwelttechnik verwendet werden.

Ein Forschungsbereich, in dem 3D-Druck zunehmend zum Einsatz kommt, ist die Entwicklung von Geweben im Labor (auch als “Tissue Engineering” bezeichnet). Ziel ist es, dass Patienten mit Gewebeschäden körpereigene Gewebeteile implantiert werden können, die zuvor aus dessen eigenen Zellen im Labor gezüchtet wurden.

Biotechnologie 2040 (Kapitel 3D-Druck)

Sortiere die Schritte bei der Herstellung von körpereigenem Gewebe im Labor mittels 3D-Druck in die richtige Reihenfolge.

Die Zellen wachsen in den Gerüsten und entwickeln sich zu dem gewünschten Gewebetyp

Die Zellen werden mit den gedruckten Gerüsten unter körperähnlichen Bedingungen inkubiert.

Poröse Gerüststrukturen werden aus biokompatiblen Materialien mithilfe von 3D-Druckverfahren gefertigt.

Biotechnologie 2040 (Kapitel der engineerte Mensch)

CRISPR-Cas9 ist ein Werkzeug zur gezielten Genom-Editierung, das auf einem natürlichen Abwehrmechanismus von Bakterien basiert.“ Welche der folgenden Aussagen beschreibt den grundlegenden Mechanismus von CRISPR-Cas9 korrekt?“