Entwicklung komplexer Zellkulturchips auf einer mikrofluidischen Plattform

Kritische Nebenwirkungen von Medikamenten frühzeitig in der Entwicklung zu erkennen und die Entstehung von Tumoren quasi im Reagenzglas zu verfolgen - dies sind nur zwei der drängenden Aufgaben in der Gesundheitsforschung, deren Umsetzung durch eine neue Klasse von Testsystemen möglich werden soll.

In einem durch das Land Baden-Württemberg finanzierten Verbundprojekt in Höhe von 500.000 Euro setzen zwei Institute der Innovationsallianz BW - das Naturwissenschaftliche und Medizinische Institut (NMI) an der Universität Tübingen, Reutlingen, und das Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft e.V. (HSG-IMIT), Villingen-Schwenningen und Freiburg - modernste Mikrosystemtechnik ein, um zwei Anwendungsbeispiele für diese neuartigen Zellkulturchips zu realisieren.

Am NMI werden Zellen mittels elektrischer Felder zu sogenannten "künstlichen Mikroorganen" angeordnet. Auf diese Weise bilden sie die kleinste funktionelle Einheit eines Organs wie z.B. der Leber nach. Dabei ist es extrem wichtig, den Zellen in den Mikrokanälen und -kammern eine Umgebung zu bieten, die der im Organ entspricht. Dazu gehören die korrekte Gewebestruktur, eine Beschichtung der Kammerwände mit Proteinen, die auch im Organ die Zellen umgeben, sowie ein kontinuierlich strömendes Nährmedium, das den Blutfluss im Gewebe nachstellt. Unter diesen Voraussetzungen behalten die Zellen ihre natürlichen Eigenschaften und lassen sich dazu verwenden, die Wirkung von Substanzen im menschlichen Organismus vorherzusagen. Damit wäre für die Medikamentenentwicklung die Grundlage geschaffen, um Nebenwirkungen von Substanzen früher zu erkennen und bisher notwendige Tierversuche zu vermeiden.

Das HSG-IMIT wird einen Chip zur Kultivierung, Identifizierung und Charakterisierung adulter Stammzellen aus der Prostata von Mäusen entwickeln. Stammzellen spielen einerseits eine wichtige Rolle bei der Geweberegeneration. Andererseits stehen sie im Verdacht, an der Entstehung von Prostatakrebs beteiligt zu sein. Der neuartige Kultivierungschip soll helfen, die Vorgänge bei der Krebsentstehung aufzuklären und den Weg für verbesserte Behandlungsmethoden zu eröffnen.

Quelle: idw / NMI Naturwissenschaftliches und Medizinisches Institut an der Universität Tübingen