Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Innovative Zellkultur-Technik ausgezeichnet

03.11.2016

Forschende der ETH Zürich entwickelten eine neue Zellkultur-Technik, dank der künftig möglicherweise auf gewisse Tierversuche verzichtet werden kann. Die Wissenschaftler wurden hierfür mit einem internationalen Preis zum humaneren Umgang mit Labortieren ausgezeichnet.

Ein Team unter der Leitung von Wissenschaftlern des Departements Biosysteme der ETH Zürich in Basel entwickelte eine Zellkultur-Technologieplattform, um die Wechselwirkung von Wirkstoffen mit verschiedenen dreidimensionalen Körpergewebeproben zu untersuchen.


Von den ETH-Wissenschaftlern entwickelte spezielle Mikrotiterplatten (neue Generation) für die Anwendung der neuen Technik.

ETH Zürich / Olivier Frey

Während herkömmliche Zellkulturexperimente auf einem flachen «Zell-Rasen» in einer Petrischale stattfinden, nutzt die neue Technik einen Chip, in dem kleine kugelförmige Zell-Aggregate mit einem Durchmesser von knapp einem halben Millimeter verwendet werden.

«Dreidimensionales Mikrogewebe ist in seinem Verhalten näher bei Organen im lebendigen Körper als traditionelle Zellkulturen und liefert daher aussagekräftigere Ergebnisse», sagt Olivier Frey, der als Oberassistent im Labor von ETH-Professor Andreas Hierlemann massgeblich für die Entwicklung der neuen Methode verantwortlich war. Eine weitere Besonderheit der neuen Technik: Indem die Wissenschaftler Kügelchen unterschiedlicher Gewebe in einem Chip kombinieren, können sie in der Zellkultur auf einfache Weise das Zusammenspiel mehrerer Gewebearten testen.

Komplexere Experimente möglich

Mit der Technik können Wissenschaftler insbesondere die Wirksamkeit von Medikamenten testen, etwa ob ein potenzieller Krebswirkstoff das Wachstum von Tumorzellen hemmt. Indem die Forschenden Tumor- und Lebergewebe auf einem Chip kombinieren, können sie untersuchen – wie in einer Machbarkeitsstudie gezeigt –, ob der Leberstoffwechsel die Aktivität des Wirkstoffs abschwächt oder erhöht, und ob der Wirkstoff für die Leber toxisch ist.

Auch weitere Gewebekombinationen sind denkbar: Als nächstes planen die Forschenden ein System mit Mikrogewebe der an der Zuckerkrankheit beteiligten Organe, der Bauchspeicheldrüse und der Leber. Neben dem Testen von Wirkstoffkandidaten wäre ein Einsatz der entwickelten Technik in der personalisierten Medizin denkbar.

Auszeichnung für Reduktion von Tierversuchen

Die neue Technik eignet sich dazu, komplexe biomedizinische Fragestellungen umfassender zu beantworten als es mit herkömmlichen Zellkulturexperimenten möglich ist. Darunter sind auch viele Forschungsfragen, für deren Bearbeitung es bisher Tierversuche bedurfte. Die Technik könnte daher dazu beitragen, die Zahl der Tierversuche in der biomedizinischen Forschung zu reduzieren.

Ein internationales Expertengremium zeichnete deshalb das Konsortium um die ETH-Wissenschaftler am 2. November mit dem «Global 3Rs Award/Europe» aus, einem internationalen Preis für Forschungsanstrengungen zur Reduktion von Tierversuchen (siehe Kasten). Es ist dies bereits der zweite derartige Preis für die Forschungsgruppe. 2014 erhielt sie für ein anderes System [https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2014/06/haengende-...] eine Auszeichnung des britischen National Centre for the Replacement, Refinement & Reduction of Animals in Research.

Der Körper auf einem Chip

Die Entwicklung der neuen Technik erfolgte im Rahmen des EU-Forschungsprojekts «Body on a chip», welches vom ETH-Spin-off Insphero koordiniert wurde und an dem weitere europäische Projektpartner beteiligt waren. «Body on a chip» (Körper auf einem Chip) ist eine Anspielung auf den Begriff «Lab on a chip», der miniaturisierte Laboranalyse-Plattformen bezeichnet.

Wesentliche Merkmale des Zellkultur-Chips der ETH-Wissenschaftler sind vier (beziehungsweise in der neusten Chipgeneration sechs) Vertiefungen, in welche die Forschenden die Gewebekügelchen einbringen, sowie zwei Reservoirs für das Nährstoffmedium. Ein Mikrokanal verbindet die Vertiefungen und Reservoirs miteinander. Über Wippbewegungen werden die Gewebekügelchen kontinuierlich leicht bewegt und mit Nährstoffen und den zu testenden Substanzen versorgt.

Die neue Technik kommt derzeit in einem Projekt der Kommission für Technologie und Innovation (KTI) des Bundes in Zusammenarbeit mit Insphero und der Pharmafirma Roche zum Einsatz. «Verläuft diese Testphase in der Industrie erfolgreich, kann man an eine Vermarktung denken», sagt ETH-Professor Hierlemann.

[Kasten:]
Die «3R»-Prinzizpien

Bestrebungen zu einem humaneren und ethischeren Umgang mit Labortieren werden oft unter dem Begriff «3R» zusammengefasst. Die drei R stehen für die englischen Begriffe «replacement» (Tierversuche durch Experimente ersetzen, die ohne den Einsatz von Versuchstieren auskommen), «reduction» (Reduktion der Anzahl verwendeter Versuchstiere) und «refinement» (Reduktion der Belastung für die Tiere während eines Versuchs sowie bessere Versuchsplanung). Mehrere Organisationen auf nationaler und internationaler Ebene setzen sich für die Förderung dieser Prinzipien ein, darunter die Association for Assessment and Accreditation of Laboratory Animal Care International (AAALAC International [http://www.aaalac.org/german/index.de.cfm]), welche gemeinsam mit dem International Consortium for Innovation and Quality (IQ [https://iqconsortium.org/]) in Pharmaceutical Development die Global 3Rs Awards [http://www.aaalac.org/news/Global-3Rs-Awards.cfm] verleiht.

Literaturhinweis

Kim JY, Fluri DA, Marchan R, Boonen K, Mohanty S, Singh P, Hammad S, Landuyt B, Hengstler JG, Kelm JM, Hierlemann A, Frey O: 3D spherical microtissues and microfluidic technology for multi-tissue experiments and analysis. Journal of Biotechnology 2015. 205: 24-35, doi: 10.1016/j.jbiotec.2015.01.003 [http://dx.doi.org/10.1016/j.jbiotec.2015.01.003]

Weitere Informationen:

https://www.ethz.ch/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2016/11/innovative...

Hochschulkommunikation | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht CAU-Wissenschaftlerin erhält EU-Förderung zur Entwicklung neuer Implantate
22.11.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Illegal geschlagenes Holz in Alltagsprodukten aufspüren
21.11.2017 | Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

Neues Elektro-Forschungsfahrzeug am Institut für Mikroelektronische Systeme

21.11.2017 | Veranstaltungen

Raumfahrtkolloquium: Technologien für die Raumfahrt von morgen

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wasserkühlung für die Erdkruste - Meerwasser dringt deutlich tiefer ein

21.11.2017 | Geowissenschaften

Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern

21.11.2017 | Physik Astronomie

Zentraler Schalter

21.11.2017 | Biowissenschaften Chemie