Arzneimittelentwicklung mit bahnbrechender Organchip-Technologie revolutionieren
Ein internationales Forschungsteam, das im Rahmen des EU-finanzierten Projekts UNLOOC(öffnet in neuem Fenster) gefördert wird, entwickelt Organchip-Systeme, mit denen die Reaktionen menschlicher Organe simuliert werden, woraus schnellere, sicherere und zuverlässigere Alternativen der Arzneimittelprüfung erwachsen. Diese Technologie wird dazu beitragen, die Arzneimittelentwicklung voranzubringen, sichere Kosmetika ohne Tierversuche herzustellen sowie neue Erkenntnisse über Krankheiten zu gewinnen.
Tiere aus der Arzneimittelentwicklung heraushalten
Bevor ein Arzneimittel im Rahmen einer klinischen Studie an Menschen getestet werden kann, wird es üblicherweise zunächst in Tierversuchen eingesetzt. Neben den mit Tierversuchen verbundenen ethischen Fragen entstehen in Tiermodellen jedoch auch viele Herausforderungen, etwa die geringe Wahrscheinlichkeit, dass die Erkenntnisse auf die menschliche Bevölkerung übertragbar sind, und die hohen Misserfolgsraten bei klinischen Versuchen. Mit der UNLOOC-Technologie sollen diese Schwierigkeiten durch den direkten Einsatz menschlicher Zellen entschärft werden. Mithilfe der Nachbildung der physiologischen und funktionellen Eigenschaften menschlicher Organe auf einer mikrostrukturierten Plattform wird die projekteigene Organchip-Technologie zu einem besseren Verständnis ihrer Funktion und ihrer biochemischen Wechselwirkungen hinführen. Außerdem wird es möglich sein, die Wirksamkeit und Toxizität verschiedener Wirkstoffe zu erproben. „Diese biologischen Modelle, die in Form von Mikrochips erstellt werden, könnten die Notwendigkeit von Tierversuchen bei der Vorabbewertung von pharmazeutischen Verbindungen und kosmetischen Inhaltsstoffen beseitigen“, heißt es in einem Artikel(öffnet in neuem Fenster), der auf der Website des UNLOOC-Projektpartners HUN-REN Centre for Energy Research, Ungarn, veröffentlicht wurde. „Zugleich lassen sie eine aussagekräftige Bewertung der Zuverlässigkeit und Wirksamkeit derartiger Tests zu.“
Frauen in die Gleichung einbeziehen
Die Technologie überbrückt auch die in der medizinischen Forschung bestehende Kluft zwischen den Geschlechtern, denn sie ermöglicht das Testen von Arzneimitteln an weiblichen Probanden, einer Gruppe, die bei Studien oft außen vor bleibt. Aufgrund der historisch bedingten Ausklammerung von Frauen bei Arzneimittelprüfungen wurde und wird nicht berücksichtigt, dass an männlichen Körpern erprobte Arzneimittel bei Frauen nicht auf dieselbe Weise wirken, da Frauen andere Hormonzyklen, Stoffwechselraten, Immunreaktionen und Fettverteilungen aufweisen. Sie reagieren daher auf die Verabreichung von Medikamenten anders als Männer. Da Zellen von Zielgruppen oder sogar von einzelnen Personen in die UNLOOC-Organchip-Systeme implementierbar sind, überbrückt die Arbeit des Projekts die geschlechtsspezifische Diskrepanz und ermöglicht zudem eine personalisierte Medizin. „Mit den im Zuge des Projekts UNLOOC entwickelten gewebeähnlichen Vorrichtungen könnten in Zukunft schnellere und sicherere Arzneimittelprüfungen möglich werden, indem Proben von einzelnen Patientinnen und Patienten analysiert werden. Längerfristig können die erzielten Ergebnisse auch die personalisierte Gestaltung von Pharmakotherapieprotokollen unterstützen, was eine direkte Erweiterung und Umsetzung der Projektarbeit darstellt“, heißt es in dem Artikel. UNLOOC verbindet Mikrofluidik, biologische Anwendungen, Mikroelektronik, künstliche Intelligenz und digitale Schlüsseltechnologien, um zukünftige Produkte zu entwickeln und neue Wege in der Arzneimittelentwicklung zu beschreiten. Das Projektteam konzentriert sich auf fünf Szenarien. Dazu gehören gebrauchsfertige 3D-Organmodelle, die der menschlichen Vielfalt nachempfunden sind, die Entwicklung marktreifer intelligenter Organchip-Multiwell-Platten für einzelne und mehrere Organe sowie die Entwicklung künstlichen Epithelgewebes zur Bewertung der transdermalen Arzneimittelabgabe, der Hautgängigkeit, Absorption und Toxizität. Die Forschenden von UNLOOC konzipieren eine Plattform für die Blut-Hirn-Schranke, die für biomedizinische Forschungslabors erschwinglich und für Forschungseinrichtungen skalierbar ist. Außerdem entwickeln sie eine fortgeschrittene Lungenchip-Plattform, um die Sicherheit neuer Wirkstoffkandidaten besser bewerten zu können. Das Projekt UNLOOC (Unlocking data content of Organ-On-Chips) endet 2027. Weitere Informationen: UNLOOC-Projektwebsite(öffnet in neuem Fenster)
