Projekt Meckel Schmitt

Zellkulturen in Bewegung

Humane Zellen werden hauptsächlich mit dem Ziel kultiviert, die Physiologie humaner Gewebe in Studien zu repräsentieren, die nicht direkt am Menschen durchgeführt werden sollen oder können. So müssen beispielsweise in der Medikamentenentwicklung Wirkstoffkandidaten vor der klinischen Prüfung an Versuchspersonen an Zellkulturen oder auch Labortieren getestet werden.

Projekt Kick-Off 2017. Personen (v.l.n.r.): PD Dr. Tobias Meckel (Projektkoordinator), Dr.-Ing. Ljuba Schmitt (Projektteam), M.Sc. Robert Heitzmann (Innovationsmanager der TU Darmstadt, Pioneer Fund).
Projekt Kick-Off 2017. Personen (v.l.n.r.): PD Dr. Tobias Meckel (Projektkoordinator), Dr.-Ing. Ljuba Schmitt (Projektteam), M.Sc. Robert Heitzmann (Innovationsmanager der TU Darmstadt, Pioneer Fund).

Zellkulturen für Medikamententests

An Zellkulturen humaner Zellen, also künstlichem Gewebe, kann beispielsweise die Wirkung bestimmter Substanzen ermittelt werden. Die Übertragbarkeit von Ergebnissen aus Experimenten mit künstlichem Gewebe auf mögliche Reaktionen in lebendem Originalgewebe steht und fällt jedoch mit der Ähnlichkeit, mit der die Eigenschaften realer Gewebe im Labor nachgebildet werden können. Die meisten Parameter (Nährmedium, Temperatur, pH-Wert usw.) werden deshalb für die Versuche sorgfältig eingestellt. Ein wesentliches Defizit der bisher gängigen Versuche ist allerdings, dass die kultivierten Zellen sich in Ruhe befinden.

Zellkulturen in Bewegung

Zellen des menschlichen Körpers befinden sich nur in wenigen Ausnahmefällen in Ruhe – so sind nicht nur Körperzellen, die sich aktiv bewegen, wie bspw. Herzmuskelzellen ständig in Bewegung, auch nahezu alle anderen Körperzellen werden passiv gedehnt und gestaucht, sei es durch Atmung, Pulsschlag oder sonstige Muskelbewegungen. Bewegungsreize beeinflussen die Entwicklung, das Wachstum und das Verhalten von Zellen – sei es im menschlichen Körper oder in der Kultur – maßgeblich mit, und damit auch das Ergebnis von Wirkstofftests.

Ziel des Pioneer Fund Projektes ist die Entwicklung einer innovativen Zellkulturplattform, welche die physiologische Zellumgebung nachahmt und damit sehr genau in der Vorhersage zur Wirkung von Substanzen auf den Menschen in den präklinischen Studien ist.

Die Materialwissenschaftlerin Dr.-Ing. Ljuba Schmitt und der Biologe PD Dr. Tobias Meckel am Fachgebiet MAP von Professor Dr. Markus Biesalski möchten hierzu Zellen in speziellen Trägerstrukturen kultivieren und sie darin kontrollierten Bewegungsreizen aussetzen. Die Integration solcher mechanobiologischen Aspekte wird gewebsähnlichere Kulturen ermöglichen und damit die Aussagekraft von Experimenten erhöhen, die mit ihnen durchgeführt werden. Ungeeignete Wirkstoffkandidaten können so schon in einem früheren Stadium der Prüfphase aussortiert werden. Dies soll dazu beitragen, die Anzahl notwendiger Tierversuche zunächst zu verringern und sie langfristig durch Zellkulturen zu ersetzen. Neben ethischen Beweggründen werden dabei auch erhebliche Kosteneinsparungen bei klinischen Studien erwartet.