Sphäroid-Plattform: Bindehautentzündungen besser verstehen und Tierversuche reduzieren

Forscher der Universitäts-Augenklinik Würzburg arbeiten an der Entwicklung eines 3D-Modells der menschlichen Bindehaut.

Dr. Malik Salman Haider, Leiter der Forschungslabore der Universitäts-Augenklinik, und sein Team wollen mithilfe der neuen Sphäroid-Plattform die Wirkstoffforschung beschleunigen und die Vorhersage von Behandlungsergebnissen verbessern. Gleichzeitig soll der Bedarf an Tierversuchen in der Augenheilkunde erheblich reduzieret werden. Unterstützt wird das Projekt „A Human Conjunctival Spheroid Platform for Inflammation and Ocular Safety Testing“ von der Stiftung zur Förderung und Erforschung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zur Einschränkung von Tierversuchen (SET) mit rund 100.000 Euro.

Fast jeder Mensch hat schon einmal gerötete, gereizte und schmerzende Augen erlebt. Häufig ist eine Entzündung der Bindehaut die Ursache. Ausgelöst wird diese etwa durch Allergene, Infektionen, Umweltschadstoffe, Chemikalien, Kosmetika oder die langfristige Anwendung von Augenmedikamenten. Dementsprechend besteht ein hoher Bedarf an wirksamen und sicheren Therapien.

Die Entwicklung neuer Medikamente und Medizinprodukte erfordert jedoch umfangreiche präklinische Tests, um die vielversprechendsten Kandidaten zu identifizieren. Erst danach können sie in die klinische Entwicklung eintreten. Derzeit werden viele Wirkstoffe noch anhand von Tierversuchen bewertet. Diese sind jedoch kostspielig und zeitaufwendig. Sie werfen zudem ethische Bedenken auf. „Daher besteht ein wachsender Bedarf an zuverlässigen, am Menschen orientierten Labormodellen, die Tierversuche reduzieren oder ersetzen und gleichzeitig die Vorhersage menschlicher Reaktionen verbessern können“, erklärt Haider. Der Leiter der Forschungslabore bietet mit der Entwicklung eines sogenannten Sphäroids der menschlichen Bindehaut eine solche Alternative.

Sphäroid soll Wirkstoffforschung beschleunigen, Therapievorhersage verbessern und Tierversuche reduzieren

„Unser Ziel ist es, ein zuverlässiges 3D-Modell der menschlichen Bindehaut zu entwickeln, das die Biologie der Augenoberfläche möglichst genau nachbildet und uns dabei hilft, Entzündungen in der Bindehaut besser zu verstehen und zu erforschen, wie diese auf neue Wirkstoffe reagieren. Darüber hinaus werden wir untersuchen, ob sich das pathophysiologische Entzündungsmodell als robuste Plattform für Augenverträglichkeitstests eignet, um ein prädiktiveres und für den Menschen relevanteres präklinisches Screening zu ermöglichen“, erläutert Haider.

Die im Projekt entwickelte Plattform soll ein Hochdurchsatz-Screening neuer therapeutischer Wirkstoffe ermöglichen. Zudem soll sie die Untersuchung der Augenverträglichkeit sowie der entzündungshemmenden Eigenschaften unter kontrollierten Laborbedingungen erlauben. Dadurch könnten vielversprechende Wirkstoffe schneller identifiziert werde. Auch ihre Sicherheit kann bereits in frühen Entwicklungsphasen zuverlässiger bewertet werden. „Wir wollen mit der neuen Plattform die Wirkstoffforschung beschleunigen, die Vorhersage von Behandlungsergebnissen verbessern und gleichzeitig den Bedarf an Tierversuchen in der Augenheilkunde erheblich reduzieren“, fasst Haider zusammen.

Krankheitsmodell basiert auf einem gut charakterisierten gesunden physiologischen Modell

Die Entwicklung dieses Entzündungsmodells basiert auf einem bereits gut charakterisierten 3D-Sphäroidmodell der gesunden menschlichen Bindehaut. Dieses wurde kürzlich im Fachjournal “Scientific Reports” publiziert. An der Entwicklung und umfassenden Charakterisierung dieser Plattform waren mehrere Mitglieder des Forschungsteams beteiligt. Besonderer Dank gilt Zhi Liang, der wesentlich zur Entwicklung, Etablierung und erfolgreichen Charakterisierung des Modells beigetragen hat. Das Team dankt außerdem den Kooperationspartnern Dr. Taufiq Ahmad und Prof. Dr. Jürgen Groll vom Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe der Medizin und der Zahnheilkunde (FMZ) für die wertvolle Zusammenarbeit.