Mikro-Organ für schwer-untersuchbares menschliches Gewebe
Die Vorhersage der therapeutischen Wirkung neu entdeckter Arzneimittelkandidaten im menschlichen Körper ist eine der größten Herausforderungen in der frühen Arzneimittelentwicklung. Wissenschaftler:innen müssen die Komplexität menschlicher Organe und Gewebe in labortauglichen Modellen nachbilden. Matthias Meier und sein Team bei Helmholtz Munich entwickeln ein einzigartiges Modell, den sogenannten µLumen-Chip, der sich speziell auf schwer untersuchbares, menschliches Gewebe konzentriert und ein leicht anwendbares Modell für Wirkstoffscreening ermöglicht.
Bislang bilden humanisierte präklinische Krankheitsmodelle den Übergang für die translationale Wertschöpfungslücke in der Arzneimittelentwicklung durch geringere Ausfallraten, höhere Geschwindigkeit und Kosteneffizienz. Hier setzen menschliche Organ-on-Chip-Technologien (OoCs) an, die die zelluläre Zusammensetzung und Interaktionen in menschlichen Geweben oder Organen in einem Labormodell so detailliert wie möglich simulieren. OoCs werden zunehmend als Plattformen für die Entwicklung von Arzneimitteln und für toxikologische Untersuchungen eingesetzt, da sie sowohl die menschliche (Patho-)Physiologie nachbilden als auch die Möglichkeit zur Veränderung von dynamischen Faktoren bieten. Der zunehmende Einsatz von OoCs in der Grundlagen- und translationalen Forschung sowie erhebliche Investitionen von Unternehmen bestätigen ihre Robustheit, ihr kommerzielles Potenzial und ihre exponentiellen Wachstumschancen.
µLUMEN-Chip ist ein vom Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft gefördertes Validierungsprojekt. Dieses baut auf der Pionierarbeit des Labors von Matthias Meier zur Herstellung von Pankreasgewebe auf und zielt darauf ab, eine neuartige Mikrofluid-OoC-Plattform zu entwickeln, die einerseits organotypische Zellkulturmodelle in einem lumenbasierten 3D-Hydrogel ermöglicht und andererseits für eine breite Palette menschlicher Epithelgewebe geeignet ist. Der µLUMEN-Chip ist einzigartig und beispiellos in Bezug auf Skalierbarkeit, physiologische Relevanz, analytische Leistung und Benutzerfreundlichkeit. Das Projekt ist fokussiert auf schwer zugängliche tubuläre menschliche Gewebe und klinische Bereiche, für die es bisher keine geeigneten Modelle gibt. Letztendlich soll µLUMEN-Chip die technologischen Hürden auf dem Weg zur industriellen Produktion überwinden - eine Voraussetzung für die automatisierte Datenerfassung zur Etablierung einer µLUMEN-Screening- und Analyseplattform.
Die Kombination von umfangreichen Wirkstoffscreenings mit abgestimmten Funktionstests wird die derzeitigen Paradigmen der Arzneimittelentwicklung in Frage stellen, große Hindernisse überwinden und den Prozess der Wirkstoffentwicklung weiterentwickeln. So wird der µLUMEN-Chip eine stark benötigte Lösung für eine schnelle Krankheitsmodellierung von derzeit schwer untersuchbarem, menschlichem Gewebe bieten und somit einen erheblichen Mehrwert für Anwender in der pharmazeutischen Industrie und der Wissenschaft sein.
Über den Wissenschaftler
Dr. Matthias Meier, Gruppenleiter für Bioengineering und Microfluidics am Helmholtz Pioneer Campus bei Helmholtz Munich.
Kontakt: matthias.meier@helmholtz-munich.de
Über den Helmholtz-Validierungsfond
Die Helmholtz-Gesellschaft hat die Mission einen Beitrag zur Lösung der größten gesellschaftlichen Herausforderungen zu leisten.
Das übergreifende Ziel des Validierungsfonds ist der Transfer von Ideen in die Praxis. Durch finanzielle Unterstützung können Forschende bei Helmholtz ihre Forschungsergebnisse validieren um die Bedeutsamkeit zu festigen und das Potenzial auf Kommerzialisierung zu erhöhen.