BMWi-Verbundprojekt zur funktionelle Zellkraftmessung

Ziel der Projektförderung ist der Aufbau einer integrierten und automatisierten Screening Plattform zur funktionellen Kraftmessung an Zell- und Gewebeschichten von nur wenigen Mikrometern Dicke. Sie basiert auf einer Technologie (CellDrum), die im Labor von Prof. Artmann an der FH Aachen entwickelt wurde, mit der mechanische Spannungen in Zell- und Gewebeschichten in der Größenordnung der Oberflächenspannung von Wasser reproduzierbar und biomechanisch definiert gemessen werden können.

Am Projekt sind neben der Universität Leipzig und der FH Aachen auch vier Partner aus der freien Wirtschaft beteiligt, das Projektvolumen beträgt ca. 1,5 Mio. Euro, davon entfällt knapp ein Drittel auf die Universität Leipzig.

Die Projekt-Idee ist hoch innovativ und weltweit auch nicht annähernd realisiert. Die Screening-Plattform beinhaltet 4 mal 96-Multiwells (das entspricht 384 Zellschichten) und soll durch einen von außen frei programmierbaren Roboter betrieben werden, der unter Einsatz modernster Mikrosystemtechnik von der Zellkultivierung über den Medienwechsel bis hin zur Beschickung der kultivierten Gewebekulturen vollautomatisch arbeitet und dabei kleinste Flüssigkeitsmengen im 50µL -Bereich dosieren kann. Über noch zu entwickelnde Mikroelektroden im Nano- und µV Bereich werden Spannungsdaten und -veränderungen zeit- sowie konzentrationsabhängig erfaßt. Da die Messungen in Echtzeit erfolgen, wird es möglich, die Dynamik schnell ablaufender Zellkraftänderungen präzise zu erfassen.

Für viele therapeutische Fragestellungen ist die Messung der von Zellen bzw. Gewebeäquivalenten induzierten Kraft mit und ohne Einwirkung eines Pharmazeutikums ein hochinteressanter Parameter, weil er direkte funktionelle Rückschlüsse auf das Verhalten eines neuen oder modifizierten Wirkstoffes im Organismus erlauben würde. So läßt sich über die Veränderung der Kontraktionskraft von glatten Muskelzellen das Ausmaß relaxierender Einflüsse eines Wirkstoffs bestimmen. Dies wiederum ist bei der Prüfung neuer Substanzen zur Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, aber auch in der regenerativen Medizin, im Tissue Engineering, der Asthma-, Diabetes-,

Sepsis- und Mikrozirkulationsforschung von hoher biologisch-medizinischer Bedeutung. Da die Kraftmessung an isolierten tierischen Zellen vorgenommen wird, entfallen sehr viele teure und ethisch zweifelhafte Versuche an lebenden Tieren oder Tierorganen.

Weitere Informationen:
Prof. Dr. Andrea Robitzki
Telefon: 0341 97-31240
E-Mail: andrea.robitzki@bbz.uni-leipzig.de