Was ist eigentlich ein Organ-on-Chip?

Auf den Punkt gebracht ist ein OoC eine Nachbildung funktioneller Einheiten eines Organs, welcher ermöglicht humane Biologie und Krankheiten außerhalb des menschlichen Körpers zu untersuchen. Durch Kombination von Ansätzen der Mikrosystemtechnik, der Materialwissenschaft, des Tissue Engineerings und der Zellbiologie, wird humanen Zellen eine Mikro-Umgebung geschaffen, in der sie sich wie im Gewebeverbund im Körper zuhause fühlen. In den letzten Jahren haben sich OoC-Systeme zu einer vielversprechenden Alternative zu Tierversuchen und herkömmlichen Zell-Assays entwickelt.

Wie wird am 3R-Center geforscht?

Das 3R-Center, dessen Gründung durch das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus sowie das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg gefördert wird, ist eines der vier Kompetenzzentren des NMI.

Ziel des 3R-Centers ist es Ersatz- und Ergänzungsmethoden zu Tierversuchen hinsichtlich der Ausbildung, Weiterbildung und Training, der öffentlichen Wahrnehmung sowie infrastrukturell voranzutreiben. So soll Forschenden ermöglicht werden, ihre wissenschaftlichen Fragestellungen mittels moderner In vitro Modelle zu beantworten, ohne dabei auf den Einsatz von Tieren zurückgreifen zu müssen. 

„Wenn wir Tierversuche effizient und langfristig ersetzen wollen, müssen wir unseren Kolleg:innen auf humanem Gewebe basierende Modelle zur Verfügung stellen, die die menschliche Physiologie besser nachbilden und auf den Menschen übertragbare Resultate liefern,“ so Professor Dr. Peter Loskill.

Im Forschungszweig des 3R-Centers, dem µOrgano Lab, arbeitet ein internationales Team von Ingenieur:innen, Physiker:innen, Biolog:innen, Pharmazeut:innen und Mediziner:innen an der Entwicklung von OoC-Systemen und Enabling Technologien. Der Fokus ist hierbei, die Anwendung von OoC-Modellen in der Grundlagenforschung, Arzneimittelentwicklung und pharmakologischer Forschung, der personalisierten Medizin, dem Verbraucherschutz und der Toxikologie.

Worum geht es im prämierten Projekt genau?
Im eingereichten Projekt geht es um Modelle für die Entwicklung neuer therapeutischer Optionen für die Krebsbehandlung. Diese stützt sich immer noch hauptsächlich auf Tiermodelle oder auf populationsbasierte Studien. Neuartige In vitro Modelle, wie z. B. Tumor-Organoide, versprechen hier signifikante Fortschritte; Organoid-Kulturen beruhen allerdings noch immer größtenteils auf der Verwendung von Tieren stammenden extrazellulären Matrizen. Das Ziel des eingereichten interdisziplinären Projekts ist die Generierung und Charakterisierung eines völlig tierfreien mikrophysiologischen Brustkrebs-on-Chip-Modells, das humane Tumor-Organoide in einer physiologischen Mikroumgebung integriert.

Das Preisgeld wird für die Entwicklung des neuartigen, humanen Brustkrebs-OoC verwendet.

„Die Arbeiten von Herrn Professor Loskill erweitern nicht nur den derzeitigen Stand der Forschung und Technik auf dem Gebiet des Tissue Engineerings und hier vor allem der human-basierten In vitro Testsysteme. Professor Loskill und sein Team tragen auch wesentlich dazu bei, die wissenschaftlichen Erkenntnisse in standardisierbare Methoden zu übersetzen, die dann durch Anwender, beispielsweise in der Industrie, direkt aufgegriffen werden können, um den Einsatz von Tiermodellen zu verringern oder zu ersetzen“, äußert sich die Direktorin des NMI, Professor Dr. Katja Schenke-Layland.