Validierung von Hydrogelmatrix-3D-Zellkulturen für Hochdurchsatz-Toxizitätsanalysen

Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden (IPF) werden im Rahmen eines vom BMBF-geförderten VIP+-Projekts modulare Polymer-Hydrogelsysteme nutzen, um 3D-Zellkulturen für Hochdurchsatz-Toxizitätsanalysen zu entwickeln. Mit dem zu validierenden Testsystem wird angestrebt, Aufwand, Kosten und Zeitbedarf bei der Prüfung neuer Substanzen in der chemischen und pharmazeutischen Industrie signifikant zu reduzieren und Tierversuche zu ersetzen.

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert im Rahmen des Programms „Validierung des technologischen und gesellschaftlichen Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung – VIP+“ für einen Zeitraum von drei Jahren (Oktober 2020 bis September 2023) mit einer Fördersumme von 1,49 Millionen EUR das Projekt „Validierung von Hydrogelmatrix-3D-Zellkultur-Assays für Hochdurchsatz-Toxizitätsanalysen“.

Chemische Substanzen für Arzneimittel, Lebensmittel, Kosmetika und Wasch- und Reinigungsmittel sind entsprechend der gesetzlichen Regelungen auf mögliche nachteilige Wirkungen für den Menschen zu prüfen. Durch neue Verordnungen in der EU und den USA erhöht sich die Anzahl der zu testenden Chemikalien, während gleichzeitig der Ersatz von Tierversuchen durch alternative Verfahren angestrebt wird.

Durch Professor Dr. Carsten Werner, Dr. Uwe Freudenberg und ihre Mitarbeiter am IPF wurde eine Methode entwickelt, die es mit Hilfe vernetzter wasseraufnehmender Polymere – Hydrogele – erlaubt, im Labor gewebetypische Strukturen von Zellen aus menschlichen Blutgefäßen und Nieren nachzubilden (DOI: 10.1038/srep04414, DOI: 10.1016/j.actbio.2017.05.035 und DE 102016109067B4).

Diese 3D-Zellkultursysteme sollen im Rahmen des Projektes auf ein von der Industrie genutztes, Hochdurchsatz-Testformat (Zellkulturplatten mit 384 zylindrischen Segmenten) übertragen und mit automatisierten Analyseverfahren zur Bewertung der Entwicklungs- und Nierentoxizität von Substanzen kombiniert werden. Mit der Untersuchung von in ihrer toxikologischen Wirkung bekannten Substanz-Bibliotheken soll dann die Aussagekraft der neuen Hochdurchsatz-Testmethode ermittelt werden.

Ausgehend von der Validierung der neuen Technologie im VIP+-Projekt sollen Hydrogelmatrix-Assays bereits kurzfristig zur Toxizitätsprüfung im Forschungsbereich und bei Industriepartnern etabliert werden. Gleichzeitig soll die behördliche Zulassung der Hydrogelmatrix-Assays für die in vitro Bewertung der Entwicklungstoxizität von Substanzen durch die Organisation for Economic Cooperation and Development (OECD) veranlasst werden. Die Weiterentwicklung, Produktion und Vermarktung der Hydrogelmatrix-Assays soll eine Ausgründung aus dem IPF übernehmen.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Carsten Werner, werner@ipfdd.de
Dr. Uwe Freudenberg, freudenberg@ipfdd.de

Originalpublikation:

DOI: 10.1038/srep04414
DOI: 10.1016/j.actbio.2017.05.035
DE 102016109067B4

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