Biochips simulieren Funktion von Leber oder Darm

JENA. Mit einem neuen Biochip lassen sich wichtige Funktionen von Darm oder Leber und sogar deren Kommunikation miteinander nachbilden. Dabei ähnelt der gläserne Objektträger mit kleinen Hohlräumen, Sensoren, Zu- und Abflüssen nicht einmal entfernt einem der beiden Organe.

Dr. Alexander Mosig, Dr. Knut Rennert und Professor Stefan Lorkowski aus Jena haben diese spezifischen Organbiochips entwickelt, um für biomedizinische Fragestellungen Zell- und Stoffwechselprozesse zu untersuchen, zum Beispiel das Versagen der Leber im Verlauf einer Sepsis.

Damit fanden die Wissenschaftler eine Alternative zu den bislang dafür notwendigen Tierversuchen und werden mit dem Thüringer Tierschutzpreis 2014 ausgezeichnet, der jetzt zum 20. Mal vom Freistaat vergeben wird, teilt die Uni Jena mit.

"Unsere Organbiochips übernehmen eine Brückenfunktion zwischen Zellkulturversuchen und konventionellen klinischen in-vivo-Studien", wird Mosig in der Mitteilung zitiert.

In mehreren Projekten, unter anderem mit Förderung der Thüringer Aufbaubank, des Bundesinstituts für Risikobewertung und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung im Integrierten Forschungs- und Behandlungszentrum für Sepsis und Sepsisfolgen, kombinierte der Zellbiologe für die Organmodelle Konzepte des Tissue-Engineerings, der Mikrosystem-Technik und zellbiologischer Analysetechniken.

Nachbildungen künstlicher Blutgefäßstrukturen

Das Herzstück der Chips sind Membranen mit funktionellen Schichten menschlicher Zellen, die über ein Mikroflusssystem versorgt werden.

So gelingt es, Nachbildungen künstlicher Blutgefäßstrukturen, des Darms und der Leber unter Berücksichtigung der Funktion zirkulierender Immunzellen in einer künstlichen Darm-Leber-Achse miteinander zu verbinden - als Biochip auf einem Objektträger.

Neben der ethischen Problematik von Tierversuchen weist der Organbiochip einen weiteren Vorteil auf: "Wir arbeiten hier mit menschlichen Zellen und Gewebemodellen, so dass die Aussagekraft der Versuche viel größer ist als bei Versuchen mit Nagetieren, die eine gewisse evolutionäre Distanz zum Menschen besitzen und damit eine teilweise grundlegend andere Physiologie", betont Alexander Mosig.

Auch in anderen Forschungsfeldern, wie der Entwicklung neuer Wirkstoffe und Therapieansätze oder in toxikologischen Gefahrstofftests, sieht der Wissenschaftler die Möglichkeit, mit Organbiochips einen Beitrag zur Reduktion und Vermeidung von Tierversuchen zu leisten. (eb)