Basis für Zucht von Stammzellen

SULZBACH. Fraunhofer-Forscher nutzen Alginat, das Stützskelett der Algen, als Nährboden für Stammzellen: Porengröße und Elastizität der gelartigen Masse könnten flexibel eingestellt werden, teilt das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in Sulzbach mit. Es transportiere Wirkstoffe und habe bessere optische Eigenschaften als Material aus Kunststoff.

Die pharmazeutische Industrie benötigt für Medikamententests der Zukunft pluripotente Stammzellen in großen Mengen, erinnert das IBMT. Diese Stammzellen hätten ja das Potenzial, sich in beliebige Körperzellen umzuwandeln.

In Biobanken entstehen gerade viele tausende Stammzelllinien unterschiedlichster Patienten. Mediziner erhalten dort perfekte Modelle der genetischen Krankheiten dieser Patienten. An den Stammzellen können neue Arzneien besser und schneller als bisher getestet werden,

Forscher des IBMT hätten Algen aus Chile als besonders effiziente Nährquelle für die Vermehrung pluripotenter Stammzellen identifiziert, heißt es in der Meldung. In den vergangenen Jahren hätten sie einen kontrollierten und dokumentierten Herstellungsprozess für Alginat entwickelt.

Pluripotente Stammzellen das Ziel

Der Prozess reicht von der Ernte der Algen an chilenischen Küsten und im chilenischen Meer über den Import der zum Granulat aufbereiteten und getrockneten Algen bis zur Produktion des Alginats und zur Verwendung in der Kultur pluripotenter Stammzellen am Institut im Saarland. Aktuell validierten britische Pharmafirmen den Prozess in ihren Laboren.

"Im nächsten Jahr sind erste konkrete Versuche mit Partnern aus dem europäischen Verband der Pharmaunternehmen, EFPIA, geplant. Ziel ist es zu zeigen, dass wir mit dem Prozess stabil pluripotente Stammzellen produzieren können. Am Institut konnten wir das bereits für viele einzelne Stammzelllinien nachweisen", wird Professor Heiko Zimmermann, Institutsleiter am IBMT, zitiert.

Den Herstellungsprozess sowie die Technologieplattform hätten die Fraunhofer-Wissenschaftler aus Sulzbach und deren Kollegen in Chile und Großbritannien gemeinsam entwickelt. "Zellen fühlen sich wie im Körper in elastischen dreidimensionalen Umgebungen besonders wohl.

Genau diese Umgebung kann mit Alginat perfekt simuliert werden", erklärt Zimmermann. Besonders für die regelmäßig kontrahierenden Herzmuskelzellen sei das eine ideale Umgebung.

Bariumbad für Kügelchen

Die Wissenschaftler stellen die Elastizität durch die Mischung der Algenarten flexibel ein und produzieren das Alginat in Form von Kügelchen beliebiger Größe.

"Gleichzeitig bringen wir Wirkstoffe in das Alginat ein und setzen sie kontrolliert frei. Zum Beispiel Stoffe, die pluripotente Stammzellen in bestimmte Körperzellen umwandeln", sagt Zimmermann.

Die elastische Biomasse hat keine Eigenfluoreszenz. Das ist für optische Analyseverfahren wichtig.Im Reinraum am IBMT lösen Forscher aus getrocknetem Algengranulat das Alginat heraus. Es liegt dann in flüssiger Form vor und kann mit Hilfe eines starken Luftstrahls zu Kügelchen geformt werden.

"In einem Bariumbad werden die Kügelchen stabiler gemacht, denn Barium verbleibt besser in der Algenmasse", erklärt Zimmermann in der Mitteilung des IBMT.

Die Forscher geben das mit Proteinen beschichtete Alginat in einen Bioreaktor. Dieser stellt die optimale Temperatur und CO₂-Umgebung bereit und rührt Nährstoffe sowie Zellen kontinuierlich um.

Jedes einzelne, etwa 200 Mikrometer große Alginatkügelchen übernimmt dabei die Rolle einer Petrischale. Die Stammzellen bewachsen das Alginat in drei bis sieben Tagen in den Behältern und vermehren sich dabei. (eb)