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8. Oktober 2018

Miniaturorgane auf einem Chip

Mithilfe einer neuen Technologie werden Miniaturorgane auf einem Chip zur Überprüfung von Wirkstoffen verwendet. Neben der besseren Übertragbarkeit auf den Menschen fördern die Organchips auch die 3R und kommen dem Wohl der Versuchstiere zugute.

Er ist nur etwa so gross wie ein USB-Stick oder ein Smartphone, aber kann dennoch den menschlichen Organismus widerspiegeln: der Organchip. Einzelne oder auch mehrere Organe können auf kleinen Plättchen – sogenannten Chips – platziert werden, um so das Innere des menschlichen Körpers zu modellieren. Diese Mini-Chips sind eine neuartige Technologie, mit der Wirkstoffkandidaten in einem frühen Stadium auf Wirksamkeit und Toxizität geprüft werden können. So können einerseits Arzneimittelkandidaten für klinische Tests an Menschen sicherer gemacht und andererseits möglicherweise Tierversuche in Zukunft reduziert werden.

Komplexe Herstellung

Zur Entwicklung der Miniaturorgane werden lebende menschliche Zellen verwendet, um den Aufbau möglichst realitätsgetreu nachzubilden. Damit mehrere Organe wie zum Beispiel Leber, Herz und Niere auf einem Chip verbunden werden können, müssen Forschende ähnliche Bedingungen wie im menschlichen Körper schaffen. Dabei spielen neben der Grössenrelation zwischen den Organen die Temperatur und die Bewegung der künstlichen Organe eine Rolle. So muss eine Lunge atmen und ein Herz pulsieren können. Durch einen künstlichen Kreislauf sollen die verschiedenen Miniaturorgane miteinander verbunden werden. Über eine Flüssigkeit im Kreislauf werden Zellen mit Nährstoffen versorgt und die Organe tauschen Informationen aus.

Förderung der 3R

In vielen Fällen sind einfache Zellkulturen nur von begrenztem Nutzen, um Wirkstoffkandidaten zu testen, da die Komplexität des menschlichen Organismus und die Krankheitsvorgänge bei Patienten dadurch nur ungenügend abgebildet werden können. Die bislang einzige Möglichkeit, das komplexe Zusammenspiel verschiedener menschlicher Organe abzubilden, ist die Verwendung von Versuchstieren wie Mäusen und Ratten. Aber auch bei Tiermodellen sind die Ergebnisse der Untersuchungen nicht immer auf den Menschen übertragbar. Auf den dreidimensionalen Organchips finden sich hingegen Bedingungen, wie sie im menschlichen Organ anzutreffen sind. Neben der besseren Übertragbarkeit gibt es noch einen weiteren Grund, weshalb die Miniaturorgane auf dem Chip für die forschende Pharmaindustrie interessant sind. Wo immer es möglich ist, sollen Tierversuche nach dem 3R-Prinzip reduziert, ersetzt und verfeinert werden.

Erster Schritt auf einer langen Reise

Obwohl sich die Entwicklung von Organen auf einem Chip vielversprechend anhört, muss festgehalten werden, dass die Technologie noch in den Kinderschuhen steckt. Die Chips können die Komplexität von menschlichen Organen zurzeit noch ungenügend abbilden. Die menschliche Lunge weist beispielsweise rund 40 verschiedene Zelltypen des Lungengewebes, der Blutkanäle und des Immunsystems auf. Die Lunge auf dem Chip kann hingegen nur eine oder zwei dieser Zelltypen abbilden. Zudem ist insbesondere die Verbindung von mehreren Organen auf einem Chip schwierig, da es bislang keine Flüssigkeit gibt, in der sich alle verschiedenen Zelltypen züchten lassen. So können heute erst vier bis fünf Organmodelle auf dem Chip verbunden werden – ein Bruchteil des gesamten menschlichen Organismus. Deswegen ist die Pharmaindustrie auch in Zukunft darauf angewiesen, Tierversuche nach den 3R-Pinzipien durchzuführen, denn der Schutz der Patientinnen und Patienten steht an erster Stelle.

Diese und weitere Informationen können Sie im aktuellen Animal Welfare Report entnehmen.

Mit der Organs-on-a-Chip-Technologie können #Wirkstoffe an künstlich nachgebauten #Miniaturorganen getestet werden. http://bit.ly/2OQLsV7 #iph
Organs-on-a-chip-Technologie
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