Unter Fluss – die Zellkultur der Zukunft

Menschliche Zellen unter Fluss in einem handlichen System kultivieren – das ist mit einer Augsburger Erfindung bald möglich.

Ein neues, am Lehrstuhl für Technische Biologie entwickeltes System ermöglicht diese sogenannte dynamische Kultivierung. Damit können körperähnliche Funktionen wie z.B. der Blutfluss erzeugt und aussagekräftigere Ergebnisse in der Medikamententestung erzielt werden. Das patentierte System ist handlich, mobil einsetzbar und mit gängiger Labortechnik kompatibel. Das Projekt „CELLenger” wird für 1,5 Jahre mit 300.000 Euro durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie gefördert.

Eine völlig neue Klasse von Zellkultursystemen haben die Forschenden Dr. Xenia Kraus, Dr. Steffen Winkler und Dr. Manuel Sirch am Lehrstuhl für Technische Biologie von Prof. Dr. Janina Bahnemann entwickelt. Im Gegensatz zu klassischen, statischen Zellkulturen simuliert der CELLenger, so der Name des Systems, zum einen die Strömungseinflüsse, denen Zellen auch im menschlichen Körper ausgesetzt sind, beispielsweise den Blutfluss in Gefäßen. Zum anderen – und die Innovation liegt in der Kombination aus beidem – ist das System handlich, mobil einsetzbar und zu gängiger Labortechnik in Industrie und Forschung passend.

Möglich wird das durch ein integriertes System aus Mikrokanälen, Mikropumpen, Medienreservoir und Energieversorgung, alles vereint im Format einer standardisierten Zellkulturplatte. „Der CELLenger ist eine kompakte, kabel- und schlauchlose Einheit, die physiologisch relevante Bedingungen im Körper besser abbildet als statische Zellkulturen“, erklärt Systementwickler Dr. Steffen Winkler. „Sie eignet sich für Anwendungen in Medikamentenentwicklung, personalisierten Therapien wie z. B. die Analyse von Tumorreaktionen und die Entwicklung von künstlichen Geweben für die regenerative Medizin.“ Durch die realitätsnähere Modellierung habe das neue Zellkultursystem das Potenzial, in der biomedizinischen Grundlagenforschung mit weniger Tierversuchen auszukommen.

Mobiles Labor im Kleinformat

Bestehende Systeme für dynamische Zellkulturen sind oft groß, komplex und schlecht automatisierbar. Der CELLenger hingegen ist nur ungefähr so klein wie eine Postkarte und lässt sich direkt in bestehende Laborumgebunden integrieren, ohne Schläuche, Kabel oder externe Komponenten wie Pumpen. Es basiert auf einer Standardformat-Zellkulturplatte, der sogenannten Well Plate, und ist daher mit standardisierter Infrastruktur in Forschung und Industrie, wie z.B. hochautomatisierten Mikroskopen, Inkubatoren und Robotik kompatibel.

300.000 Euro Validierungsförderung

Seit Anfang April wird das CELLenger-Projekt mit rund 300.000 Euro durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie im Rahmen der sogenannten Validierungsförderung gefördert. Ziel ist zunächst, die Funktion des Zellkultursystems in der Anwendung zu überprüfen und zu bestätigen. Anschließend könnte es in ein praxistaugliches, marktfähiges Produkt überführt werden.

Der CELLenger wurde am Lehrstuhl für Technische Biologie unter Prof. Dr. Janina Bahnemann entwickelt. Zudem wird das Projekt durch das StartHub und das KI-Produktionsnetzwerk der Universität Augsburg sowie durch das Digitale Zentrum Schwaben (DZ.S) unterstützt.