Ex vivo Organmodelle für Infektionsstudien
Technische Universität Berlin
Institut für Biotechnologie
Fachgebiet Angewandte Biochemie, TIB 4/3-2
3D Bioprinting. A) Pneumatischer Mikroextrusionsdrucker; B) 3D Waffel-Gewebemodell; C) DAPI Färbung der Kerne und D) GFP Reportergenexpression im 3D Konstrukt
Das Fachgebiet Angewandte Biochemie der TU Berlin unter Leitung von Prof. Dr. Jens Kurreck hat langjährige Erfahrungen in der Anwendung von RNA Technologien in der biomedizinischen Forschung mit einem speziellen Fokus auf der Entwicklung antiviraler Strategien. Dieser Forschungszweig ist mit einer großen Anzahl an in vivo Experimenten verbunden, die oftmals sehr belastend für die Versuchstiere sind. Unsere Forschungsbemühungen zielen daher darauf ab, ex vivo Organmodelle zu entwickeln, die die Tierexperimente ersetzen können.
In ersten Versuchen wurden explantierte Rattenlebern vollständig dezellularisiert und dann wieder mit humanen Leberzellen rezellularisiert. Diese Organmodelle wurden hinsichtlich Leber-spezifischer metabolischer Parameter charakterisiert und für erste Studien zur Lebertransduktion mit viralen Vektoren genutzt. Unser weiteres Vorgehen zielt nun darauf ab, vollständig auf tierische Komponenten zu verzichten und die Organmodelle durch 3D Bioprinting zu generieren. Mit den derzeit zur Verfügung stehenden Techniken ist es nicht möglich, eine komplette Leber zu drucken. Stattdessen sollen kleinste funktionale Einheiten gedruckt werden. Dabei kommen zwei Strategien zum Einsatz. Entweder wird ein pneumatischer Extrusionsdrucker verwendet, um Zellen direkt in 3D Konstrukte zu drucken. Alternativ wird mit einem Stereolithographidrucker ein vaskuläres System gedruckt, das anschließend mit Zellen besiedelt wird.
Die 3D Organmodelle werden detailliert physiologisch charakterisiert. Sie sollen schließlich genutzt werden, um antivirale Strategien zu entwickeln. Hierbei soll zunächst ein Ansatz gegen das Hepatitis-E-Virus entwickelt werden. Weiterhin soll ein Lungenmodell aufgebaut werden, an dem Inhibitoren des Influenza A Virus getestet werden können.
Die 3D Oraganmodelle können mittelfristig eine Alternative zum Tierversuch in der Frühphase der biomedizinischen Forschung darstellen. Dabei ersetzten sie nicht nur den Tierversuch, sie haben auch den Vorteil, dass sie durch die Verwendung humaner Zellen ein humanisiertes System bereitstellen.
