Züchtung menschlicher Gewebemodelle für präklinische Tests

Projektleiter Dr.-Ing. Abdolrahman Omidinia Anarkoli und Arbeitsgruppenleiterin Prof. Dr.-Ing. Laura De Laporte vom DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien haben für ihr Projekt „AnisoPlate“ einen Proof of Concept Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) erhalten. Ihr Ziel ist es, das technische und kommerzielle Potenzial ihres neu entwickelten Geräts zu untersuchen.

Mit dieser Technologie wollen sie dreidimensionale, hydrogelbasierte humane Gewebemodelle im Hochdurchsatz herstellen, die eine kontrollierbare räumliche Orientierung und makroporöse Strukturen aufweisen. Die derzeitig kommerziell verfügbaren Zell- und Gewebemodelle werden der ausrichtungsabhängigen Komplexität natürlicher menschlicher Gewebe nämlich nicht gerecht. Denn bei diesen kann weder die Expansion und die Differenzierung von Stammzellen noch die Gewebestrukturierung gesteuert werden kann. Dies kann zu unzuverlässigen präklinischen Ergebnissen führen, wodurch viel Potential bei der Erforschung und Prüfung von Arzneistoffen verloren geht.

AnisoPlate soll Abhilfe schaffen: Die handliche Konstruktion besteht aus speziell für dieses Projekt hergestellten Platten, auf denen standardisierte Kulturplatten platziert werden können, um Zellen und Gewebe in dreidimensionalen Hydrogelen zu züchten. Dazu wird ein externes Magnetfeld passend angelegt, sodass die magnetischen Mikrostäbchen im Hydrogel entlang des Feldes ausgerichtet werden. Anschließend geliert die Lösung, wodurch die Stäbchen fixiert werden. Aus vorherigen Arbeiten der Forschungsgruppe von De Laporte ist bekannt, dass sich die räumliche Expansion und Orientierung von Zellen sowie die Porosität von Hydrogel-Konstrukten durch die Ausrichtung und Anordnung der stäbchenförmigen Magnetpartikel beeinflussen lassen. Mit diesem Ansatz wollen sie eine Technologie bereitstellen, mit der Kunden auf einfache Weise strukturierte Gewebemodelle herstellen können, die der Komplexität von natürlichem Gewebe näherkommen.

Ziel des Forschungsprojekts AnisoPlate ist es daher, in Kombination mit den AnisoGel-Materialien, eine Plattformtechnologie zu etablieren. Mit dieser wäre es der pharmazeutischen Industrie und Forschenden möglich, relevante biologische Informationen in standardisierter und reproduzierbarer Weise zu gewinnen, beispielsweise für präklinische Studien von Medikamenten. Dies könnte zu erheblichen Kosten- und Zeiteinsparungen führen. Damit würde diese Technologie indirekt auch den Patienten zugutekommen. Das Forschungsprojekt wird vom Europäischen Forschungsrat über einen Zeitraum von 18 Monaten gefördert.