Projekt COLDIMPACT

Entwicklung kryokonservierter Lungenschnitte für die Forschung

Jeder Mensch reagiert individuell auf Arzneimittel oder Chemikalien – ein Umstand, der die Entwicklung neuer Therapien und Sicherheitsbewertungen seit jeher herausfordert. Mit dem Projekt COLDIMPACT schaffen drei Fraunhofer-Institute (ITEM, IWS und IBMT) die Grundlage für einen entscheidenden Fortschritt: die Entwicklung hochwertiger, kryokonservierter Gewebeschnitte, die nahezu unbegrenzt haltbar sind. Damit wird es möglich, menschliches Gewebe unabhängig von der Verfügbarkeit von Frischmaterial flexibel und bedarfsgerecht für Forschung und Entwicklung einzusetzen.

Das Ziel ist klar: Krankheitsmodelle auf Basis menschlicher Gewebeproben sollen künftig eine verlässlichere Vorhersage von Wirksamkeit und Sicherheit neuer Arzneimittel erlauben – weit über die bisherigen Grenzen von Tierversuchen und der begrenzten Verfügbarkeit von Frischgewebe hinaus. COLDIMPACT adressiert damit einen drängenden Bedarf in Wissenschaft und Industrie und legt den Grundstein für innovative Testsysteme, die patientenspezifische Kontexte berücksichtigen und den Zugang zu relevanten Modellen deutlich erleichtern.

Warum brauchen wir menschliches Frischgewebe im Labor?

Die Lagerung von humanem Gewebe ist die größte Limitation für eine intensivierte Nutzung von humanem Gewebe für die Testung von Sicherheit und Wirksamkeit von Arzneistoffen sowie die Sicherheit von Chemikalien.

Mehr zeitliche Flexibilität

Durch die Konservierung der Gewebeproben, können sie jederzeit für die Forschung zur Verfügung stehen.  

Spezifischer Krankheitskontext

Je nach Erkenntnisinteresse sind Proben aus Pateientenspezifischem Krankheitskontext verfügbar und können bei Bedarf auch mehrfach eingesetzt werden. 

Typisiertes Gewebe

Unser typisiertes Gewebe kann entweder autolog eingesetzt werden – also mit Proben desselben Spenders – oder es kann mit Gewebe ähnlicher Donoren kombiniert werden. Für eine weitergehende Spezifizierung im humanen Kontext besteht zudem die Möglichkeit, zusätzliche Blutproben zu matchen.

Ablauf der Kryokonservierung in 5 Schritten

Die Kryokonservierung mittels Vitrifizierung ermöglicht das Einfrieren von Gewebe oder Zellen in einem glasartigen Zustand ohne Eiskristallbildung – so bleiben Struktur, Funktion und Zell-Interaktionen optimal erhalten. Im Folgenden sehen Sie die fünf zentralen Schritte dieses Verfahrens, von Probenvorbereitung bis zur Lagerung.

1. Probenvorbereitung

Vorab wird das gewünschte Gewebe bzw. Zellpräparat sorgfältig gewaschen, zugeschnitten und in das passende Gefäß überführt – alle manipulierten Proben müssen homogen und frei von Verunreinigungen sein.

2. Einbringen von Kryokonservierungsmittel (CPAs)

Spezielle kryoprotektive Mittel werden graduell eingebracht, um osmotischen Stress zu minimieren und das Risiko von Zellschäden durch Eiskristalle zu reduzieren.

3. Schnelles Abkühlen – Vitrifizierung

Durch rasantes Herunterkühlen (z. B. in flüssigem Stickstoff) wird das Medium glasartig eingefroren und Kristallbildung unterbunden – so werden Zell- und Gewebestrukturen bestmöglich konserviert.

4. Transport & Lagerung im kryogenen Zustand

Nach der Vitrifizierung wird die Probe unter kryogenen Bedingungen (- 150 °C bis -196 °C) sicher transportiert und/oder langfristig gelagert, um Funktionalität und Viabilität zu erhalten.

5. Auftauen und Rehydratation

Beim Auftauen erfolgt die kontrollierte Erwärmung gefolgt von einem schrittweisen Entfernen der Kryokonservierungsmittel – so wird die Probe in einen aktiven Zustand zurückgeführt und für nachfolgende Untersuchungen vorbereitet.

Expertise des Projekt-Konsortiums

 

Weltweit führend in Gewebekulturen

  • International ausgewiesene Expertise für Lunge und Lungenerkrankungen
  • Weltweit bekanntes und anerkanntes Labor für Frischgewebe 
  • Standardisiertes Gewebeschnitt-Labor
 

Maßgeschneiderte Mikrosystemlösungen für biomedizinische Applikationen

  • Mikro-Physiologische Systeme
  • Simulation
  • Smarte Steuerungsplattform
 

Innovationskraft für Kryotechnologien

Kryobiotechnologie

  • Maßgeschneiderte Protokolle 
  • Kryomedienentwicklung
  • Spezifische Analysemethoden 

Kryoelektronik - Probenmonitoring

Biobanking - Qualitätsmanagement