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 Weltweit einzigartige Femtosekundenlaseranlage eingeweiht
21.06.2018 | Hochschule RheinMain

nachricht Stahl-Innovationspreis 2018: Mikro-Dampfturbine ausgezeichnet
21.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

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: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Im Focus: Innovative Handprothesensteuerung besteht Alltagstest

Selbstlernende Steuerung für Handprothesen entwickelt. Neues Verfahren lässt Patienten natürlichere Bewegungen gleichzeitig in zwei Achsen durchführen. Forscher der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) veröffentlichen Studie im Wissenschaftsmagazin „Science Robotics“ vom 20. Juni 2018.

Motorisierte Handprothesen sind mittlerweile Stand der Technik bei der Versorgung von Amputationen an der oberen Extremität. Bislang erlauben sie allerdings...

Im Focus: Temperaturgesteuerte Faser-Lichtquelle mit flüssigem Kern

Die moderne medizinische Bildgebung und neue spektroskopische Verfahren benötigen faserbasierte Lichtquellen, die breitbandiges Laserlicht im nahen und mittleren Infrarotbereich erzeugen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien Jena (Leibniz-IPHT) zeigen in einer aktuellen Veröffentlichung im renommierten Fachblatt Optica, dass sie die optischen Eigenschaften flüssigkeitsgefüllter Fasern und damit die Bandbreite des Laserlichts gezielt über die Umgebungstemperatur steuern können.

Das Besondere an den untersuchten Fasern ist ihr Kern. Er ist mit Kohlenstoffdisulfid gefüllt - einer flüssigen chemischen Verbindung mit hoher optischer...

Im Focus: Temperature-controlled fiber-optic light source with liquid core

In a recent publication in the renowned journal Optica, scientists of Leibniz-Institute of Photonic Technology (Leibniz IPHT) in Jena showed that they can accurately control the optical properties of liquid-core fiber lasers and therefore their spectral band width by temperature and pressure tuning.

Already last year, the researchers provided experimental proof of a new dynamic of hybrid solitons– temporally and spectrally stationary light waves resulting...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

Kongress BIO-raffiniert X – Neue Wege in der Nutzung biogener Rohstoffe?

21.06.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen im August 2018

20.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

22.06.2018 | Materialwissenschaften

Lernen und gleichzeitig Gutes tun? Baufritz macht‘s möglich!

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

GFOS und skip Institut entwickeln gemeinsam Prototyp für Augmented Reality App für die Produktion

22.06.2018 | Unternehmensmeldung

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics