Gewebekulturen in dreidimensionaler Form könnten vielleicht schon bald viele der heute noch üblichen Tierversuche ersetzen. Wissenschaftler entwickeln zurzeit einen Bioreaktor zur Kultivierung humaner Zellen mit dreidimensional gewachsenen Strukturen. Ziel ist ein neues Testverfahren auf der Basis menschlichen Zellgewebes.
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Die Forscher der Technische Universität Hamburg-Harburg (TUHH) erwarten, dass damit ein Durchbruch gelingt für die Lösung vieler Probleme, die in der Wirkstoff-Testung heute noch bestehen. Vor allen Dingen unter dem Gesichtspunkt des Verbraucher- und Patientenschutzes stellt das neue Verfahren einen Fortschritt dar.
In der Entwicklung neuer therapeutischer Wirkstoffe kann bis heute nicht ausreichend definiert werden, ob ein Medikament Rezeptoren enthält, die sich gegen menschliche Zellen richten. In Tierversuchen ist dies oftmals nicht zu erkennen, mit unvorhersehbaren Effekten für den Konsumenten, positiver wie negativer Art. Ob ein Arzneimittel negative Nebenwirkungen oder eine Kosmetika Hautreizungen auslöst, wird in Zukunft mit Gewebekulturen getestet werden können und Laborversuche an Tieren ersetzen.
Die neuen Testverfahren sind sogar klinischen Studien überlegen. Bei vielen neuen Wirkstoffen treten unerwünschte Reaktionen oft erst nach der Zulassung als Arzneimittel auf – trotz zuvor positiv verlaufender klinischer Studien. Dies liegt daran, dass die genetische Vielfalt aller Patienten, die mit diesem Arzneimittel behandelt werden, nicht erfasst werden kann.
Neues Instrumentarium für die Praxis
Gemeinsames Ziel der am Projekt beteiligten Partner ist es, ein System multipler Bioreaktoren zu entwickeln, die in vitro-Tests mit Gewebe- und Stammzellen sowie Toxizitätstest möglich machen wie auch Tests zur Wirkung von Pharmazeutika und Kosmetika auf Humanzellen. Das Projekt ist an der TU Hamburg-Harburg in den neu gegründeten Forschungsschwerpunkt „Regeneration, Implantate und Medizintechnik“ integriert.
„Wir sind dabei, ein in der Praxis einsetzbares Instrumentarium zu entwickeln, das das Wachstum von dreidimensionalen gewebeartigen Strukturen bei ausgewählten humanen Zellen fördert“, sagt Dr. Ralf Pörtner.
Nano-raue Oberflächen
Unter seiner Leitung wird zu diesem Zweck an der TUHH am Institut für Bioprozess- und Biosystemtechnik ein multifunktional einsetzbares Bioreaktorenkonzept entwickelt, in dem Gewebezellen auf keramischen Trägern kultiviert werden. Die speziellen keramischen Träger – Hersteller ist die Zellwerk GmbH – verfügen über eine makroporige Struktur und über mikroporige, nano-raue Oberflächen, beides fördert das 3D-Wachstum von Zellen.
Basierend auf diesem System werden an der TUHH Verfahren zur Kultivierung von Knorpelgewebe erarbeitet. Die Entwicklung von Gewebekulturtests mit adulten Stammzellen sowie humanen Leberzellen liegt beim Projektpartner aus der Industrie, der Zellwerk GmbH. Das Unternehmen Bioglobe wird die Eigenschaften der 3D-Gewebezellen charakterisieren und mit denen von Zellen aus natürlichem Gewebe sowie 2D-Kulturen vergleichen.
(idw – Technische Universität Hamburg-Harburg, 17.07.2007 – DLO)
