Ein großer Teil von Wirkstoffkandidaten scheitert noch in den frühen klinischen Phasen, z. B. aufgrund mangelnder Wirkung oder unerwarteter Nebenwirkungen. Denn selbst hochentwickelte Tiermodelle sind nicht in der Lage, den komplexen menschlichen Körper und speziell menschliche Krankheiten nachzubilden. Das Fraunhofer IGB arbeitet daher an dreidimensionalen In-vitro-Modellen und Organ-on-a-Chip-Systemen auf der Basis humaner Zellen und Gewebe, die bereits in der präklinischen Forschung Aussagen über Wirkungen und Nebenwirkungen erlauben und Tierversuche ersetzen können.
3D In-vitro-Gewebemodelle
Potenzielle Wirkstoffe charakterisieren wir in vitro unter Verwendung komplexer organtypischer 3D-Gewebemodelle – sowohl »gesunder« als auch »erkrankter« Gewebe. Resistenz- oder Wirkungsmechanismen identifizieren wir durch molekulare Methoden wie Genexpressions- und Proteomanalysen sowie mittels Histologie.
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Präklinische Tests mit Organ-on-a-Chip-Systemen
Darüber hinaus beschäftigen wir uns mit der Entwicklung, Validierung und Anwendung hiPS-basierter reproduzierbarer Organ-on-a-Chip-Systeme. Diese vereinen die Merkmale klassischer Zell-Assays (menschliche Gene) und der Tiermodelle (3D-Gewebe und Blutkreislauf) und bieten die Möglichkeit, nach den Vorgaben des 3R-Prinzips (Replace, Reduce, Refine) Tierversuche zu reduzieren und die Aussagekraft präklinischer Resultate zu erhöhen. Erste Systeme bauen wir mit Herzmuskelzellen und weißem Fettgewebe auf, um Wirkstoffe auf ihre Herztoxizität bzw. für die Indikationen Adipositas und Diabetes untersuchen zu können.
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