Dreidimensionale (3D) Gewebemodelle und Prüfverfahren

Neue Medikamente und Substanzen sind vor der Zulassung hinsichtlich ihrer Qualität, Wirksamkeit und Unbedenklichkeit zu testen. Mangels gleichwertiger Alternativmethoden sind Tierversuche ein wichtiges Standardinstrument in der Arzneimittelforschung. Aufgrund artspezifischer Unterschiede sind Tierversuche jedoch nicht in jedem Fall sinnvoll für die Zulassung neuer Substanzen oder die Umsetzung neuer Therapien am Menschen.

Deshalb wurde am Fraunhofer IGB in den letzten Jahren verstärkt an der Entwicklung alternativer humaner Testsysteme gearbeitet, welche die komplexen Eigenschaften des Körpers widerspiegeln und die Untersuchung eines Stoffes nach ADMET-Kriterien (Absorption, Distribution, Metabolism, Excretion, Toxicity) erlauben. Die Testsysteme basieren auf in vitro kultivierten humanen Primärzellen, Zelllinien oder adulten Stammzellen. Um die Funktionalität dieser Zellen in vitro zu gewährleisten, müssen Kulturbedingungen geschaffen werden, die der natürlichen Mikroumgebung der Zelle im Körper ähnlich sind. Dazu gehören neben der ausreichenden Versorgung der Zellen auch die Kokultur mit anderen Zelltypen sowie die Bereitstellung einer geeigneten Trägerstruktur.

Die Abteilung Zellsysteme hat sich auf den Aufbau solcher humaner dreidimensionaler Gewebe spezialisiert. Sie hat bereits 3D-Testsysteme für verschiedene Anwendungen und Fragestellungen wie Substanztestungen oder Differenzierungsversuche von Stammzellen entwickelt.

Forschungsthemen

Humane 3D-Hautmodelle, Gewebemodelle und Prüfverfahren

Die Abteilung verfügt über ein patentiertes dreidimensionales humanes Hautäquivalent, welches der natürlichen Haut mit ihrem zweischichtigen Aufbau sehr nahe kommt und die Analyse verschiedenster Wechselwirkungen zwischen epidermalen und kutanen Zellen erlaubt. Das Hautmodell kann – je nach Bedarf – auch um andere Zelltypen wie Melanozyten, Hauttumorzellen oder mikrovaskuläre Endothelzellen erweitert werden. Damit können wir ein breites Spektrum an Prüfungen abdecken, von der Wundheilung bis zur Testung von Arzneimittelkandidaten bei Hautkrebs.

Akkreditierte Prüfverfahren

Medizinprodukte müssen vor ihrem Inverkehrbringen auf ihre Körperverträglichkeit (Biokompatibilität) getestet werden. Bereits seit 2006 prüft das Fraunhofer IGB die In-vitro-Zytotoxizität von Forschungs- und Industrieprodukten (keine Medizinprodukte) nach DIN ISO 10993-5: 2009 mit einem akkreditierten Testverfahren an einer humanen Keratinozyten-Zelllinie. Seit 2014 untersuchen wir mit unserem 3D-Hautmodell (akkreditiertes Hausverfahren) auch Lösungen und Substanzen hinsichtlich ihres phototoxischen Potenzials. Die Testmethode ist an die OECD-Richtlinie 432 und das INVITTOX-Protokoll Nr. 121 angelehnt.