Generierung prädiktiver krankheitsrelevanter Zellmodelle

Neue Arbeitsgruppe »Hochdurchsatz-Drug- und -Target-Discovery« in Regensburg

13.12.2017

Die geringe Erfolgsrate bei der Generierung prädiktiver krankheitsrelevanter Zellmodelle stellt für die meisten Krebsarten eines der Haupthindernisse bei der Entdeckung und Entwicklung neuer Therapien dar. Um einige dieser Herausforderungen zu adressieren, wurde im September 2017 die Arbeitsgruppe »Hochdurchsatz-Drug- und -Target-Discovery« am Fraunhofer ITEM in Regensburg gegründet. Ziel ist es, Patienten-basierte präklinische In-vitro-Modelle für eine Vielzahl von Krebsarten zu generieren, um diese anschließend in Hochdurchsatz-Drug- und -Target-Screeningverfahren zu nutzen.

© Foto Fraunhofer

Um die Kultivierungs- und Expansionsbedingungen primärer humaner Tumorzellen systematisch zu testen und zu optimieren, wird zunächst eine automatisierte Hochdurchsatz-Plattform errichtet. Da bereits die Erfolgsrate für die Kultivierung von Tumorzellen aus Primärtumoren relativ gering ist, werden verschiedene Wachstumsbedingungen wie Kulturmedien, Nährstoffe, Wachstumsfaktoren, Hormonzusätze, unterschiedliche extrazelluläre Matrixkomponenten, pharmakologische Wirkstoffe, Exosomen und Feeder-Zellen in unterschiedlichen Kombinationen getestet. Das erlangte Wissen wird anschließend langfristig bei der Kultivierung und Expansion disseminierter und zirkulierender Tumorzellen sowie der Expansion von Tumorzellen in ihren spezifischen metastatischen Nischen angewendet.

Nach der erfolgreichen Herstellung zahlreicher Patienten-basierter präklinischer Modelle werden die Zellen an Hochdurchsatz-Verfahren angepasst und für genetische und pharmakologische Screens verwendet, um krankheitsrelevante Gene, Signalwege, Therapien und diagnostische Anwendungen zu identifizieren. Zur systematischen Ermittlung neuer onkologischer Drug-Targets werden »Loss-of-Function«-Screens in großem Maßstab unter Verwendung von siRNA- bzw. gRNA-CRISPR-Cas9-Bibliotheken in verschiedenen Tumorentitäten durchgeführt. Durch funktionelles Screening mit Substanzbibliotheken werden in diesen Zellmodellen zudem therapeutische Zielstrukturen identifiziert. Diese Versuchsansätze werden besonders für sehr aggressive Tumorentitäten, für die es bisher noch keine wirksamen Therapieansätze gibt (z. B. kleinzelliges Lungenkarzinom (SCLC)), von außerordentlicher Bedeutung sein.

Das Fraunhofer ITEM in Regensburg hat kürzlich einen Kooperationsvertrag mit der Assay.Works GmbH (BioPark Regensburg) unterzeichnet. Assay.Works verfügt über die entsprechende Expertise im Bereich Assay-Entwicklung und Drug-Discovery-Services, um die Entwicklung krankheitsrelevanter zellbasierter Assays für Hochdurchsatz-Screenings voranzutreiben. Im Rahmen dieser Kooperation werden die ITEM-Wissenschaftler in Regensburg Zugang zur kompletten hochmodernen Hochdurchsatz-Screening-Infrastruktur von Assay.Works, wie automatisierter Zellkultur, Pipettier-Roboter, Nanoliter-Dispenser, Plattenlesegeräten und automatisierten High-Content-Imaging-Technologien sowie einer umfangreichen Sammlung niedermolekularer Substanz- und Gesamt-Genom-siRNA-Bibliotheken, haben.