Deutsch-kanadische Forschungskooperation

Entwicklung wegweisender Muskelkontraktionsmodelle mithilfe der Bioprinting-Technologie

Aktuelles / 13.12.2017

Drei starke Partner haben sich für eine Forschungskooperation zusammengetan, um neuartige In-vitro-Testsysteme mit Muskelzellen aus unterschiedlichen Geweberegionen zu entwickeln: die kanadische Firma Aspect Biosystems Ltd., die InSCREENeX GmbH in Braunschweig und das Fraunhofer ITEM in Hannover. Gefördert wird dieses Kooperationsprojekt vom kanadischen National Research Council – Industrial Research Assistance Program (NRC-IRAP) und dem Bundesministerium für Wirtschaft und Energie – Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand (BMWi-ZIM).

© Foto Fraunhofer ITEM

Für die Validierung der neu generierten 3D-Modelle werden unter anderem Bronchokonstriktionsanalysen mit vitalen peripheren Atemwege in einem Präzisionslungenschnitt durchgeführt – ein humanes Modell, mit dem am Fraunhofer ITEM u. a. Medikamentenkandidaten präklinisch getestet werden.

Muskelzellen sind an einer Vielzahl von Prozessen innerhalb des Körpers beteiligt. Vor allem die glatte und die Herzmuskulatur sind an vielen schweren Erkrankungen mit einer hohen und weiter steigenden Inzidenz beteiligt. Die Entwicklung neuer Wirkstoffe wird durch die sehr hohe Ausfallquote (über 90 Prozent) in den klinischen Studien erschwert. Für eine effektivere Wirkstoffentwicklung werden dringend relevante In-vitro-Testsysteme benötigt. Diese sollen skalierbar sein und sowohl die gesunde als auch die pathologische Physiologie nachbilden. Die drei Partner bringen dafür ihre jeweilige Expertise ein: InSCREENeX etabliert die entsprechenden funktional immortalisierten Muskelzelllinien von gesunden und erkrankten Spendern. Diese unbegrenzt verfügbaren Zelllinien werden von Aspect Biosystems verwendet, um durch sogenanntes Bioprinting humane 3D-Gewebemodelle in gleichbleibender Qualität zu etablieren. Das Fraunhofer ITEM validiert schließlich die Funktionalität der 3D-Gewebemodelle mit derzeitig verwendeten State-of-the-Art-Methoden unter Nutzung von humanen vitalen Frischgewebsschnitten.

»Eine verlässliche präklinische Prüfung neuer Arzneimittel erfordert aussagekräftige und gut verfügbare Testsysteme. Das dreidimensionale Bioprinting macht es möglich, physiologisch-funktionale menschliche Gewebe in nahezu unbegrenzter Menge und standardisierter Qualität zu generieren«, erklärt Prof. Dr. Armin Braun, Bereichsleiter Präklinische Pharmakologie und In-vitro-Toxikologie am Fraunhofer ITEM.