Tissue Engineering ist der Prozess des Züchtens oder Engineerings bestimmter Gewebe, die im menschlichen Körper vorkommen. Der Hauptzweck des Tissue Engineering besteht darin, beschädigte Gewebe oder Organe zu ersetzen oder zu reparieren. Dieser Prozess betrachtet lebende Zellen oder Biomaterialien als technisches Material – ähnlich wie Holz oder Ziegel von Baufachleuten betrachtet werden.
Der Prozess des Tissue Engineering wurde 1998 möglich, als Wissenschaftler der Geron Corporation lernten, wie man Telomere verlängert. Telomere sind Endabschnitte der Desoxyribonukleinsäure (DNA), die helfen, die Zellteilung zu kontrollieren und Schäden während der DNA-Replikation zu verhindern. Die Fähigkeit, Telomere zu verlängern, ermöglichte es Wissenschaftlern, die ersten unsterblichen Zellen zu schaffen, die sich kontinuierlich teilten. Diese Entdeckung war eine große Errungenschaft in der regenerativen Medizin.
Spezialisierte Gerüste werden verwendet, um die Zellen zu unterstützen, während sie zu Gewebe wachsen. Diese Stützen bestehen normalerweise aus biologisch abbaubaren Materialien, die sich im Laufe der Zeit im Gewebe auflösen können, so dass keine zusätzliche Operation erforderlich ist, um das Material zu entfernen. Gerüste können aus einer Vielzahl von Materialien wie Kollagen und Polyester gebaut werden, abhängig von der Art des zu entwickelnden Gewebes. Dieselben Materialien, die zur Herstellung von auflösenden Nähten verwendet werden, werden auch beim Bau von Gerüsten verwendet.
Als Biomaterialien verwendete Zellen werden nach ihrer Quelle kategorisiert. Autologe Zellen werden beispielsweise dem Individuum entnommen, das das neue Gewebe benötigt. Ein Verbrennungsopfer kann beispielsweise dünne Abschnitte gesunder Hautzellen von einem Körperteil entfernen lassen, um sie in den beschädigten Bereichen zu verwenden.
Allogene Zellen werden andererseits von einem Spender derselben Spezies wie der Empfänger erhalten. In dieser Situation kann eine Person mit kompatiblen Gewebetypen möglicherweise einige ihrer Gewebe zur Verwendung bei einer anderen Person spenden. Wenn Spender und Empfänger genetisch identisch sind, wie z. B. Zwillinge oder Klone, werden die Zellen als isogen bezeichnet. Große Organtransplantationen wie Herz, Niere oder Leber sind Beispiele für Verfahren, die allogene oder isogene Materialien verwenden. Zellen aus einer xenogenen Quelle stammen von einer anderen Spezies als Empfänger und sind viel seltener.
Die fünfte Kategorie zellulärer Biomaterialien, Stammzellen, ist stark umstritten. Stammzellen sind undifferenziert, das heißt, sie werden noch nicht als Hautzellen, Knochenzellen, Muskelzellen oder andere Zelltypen mit einer bestimmten Funktion bezeichnet. Stammzellen haben das Potenzial, jede Art von Zelle zu werden, die vom Empfänger benötigt wird. Aus diesem Grund gilt die Arbeit mit Stammzellen als das vielversprechendste Gebiet der Tissue-Engineering-Forschung.