Forschung

Forscher beschleunigen Stammzellen-Wachstum mit Algen

Die Pharmaindustrie setzt zunehmend mehr Stammzellen ein, um Medikamente zu testen. So wird in den kommenden Jahren eine große Menge benötigt. Um dies zu ermöglichen, haben Wissenschaftler vom Fraunhofer Institut nun eine Methode gefunden, wie sich Stammzellen schneller züchten lassen.

Stammzellen spielen bei Medikamententests eine immer größere Rolle. (Foto: Flickr/ Joseph Elsbernd/CC by 2.0)

Stammzellen spielen bei Medikamententests eine immer größere Rolle. (Foto: Flickr/ Joseph Elsbernd/CC by 2.0)

Die Fähigkeit von Stammzellen, sich in beliebige Körperzellen umzuwandeln, macht sich die Pharmaindustrie immer stärker zunutze. Damit lassen sich sehr gut Medikamententests durchführen. Biobanken, die tausende Stammzellenlinien unterschiedlichster Patienten züchten, sehen sich einer steigenden Nachfrage gegenüber. Die Pharmafirmen finden hier beispielsweise Modelle der genetischen Krankheit des ursprünglichen Stammzellenspenders.

Um die Nachfrage auf lange Sicht befriedigen zu können, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBTM in Sulzbach nun auf Algen aus Chile zurückgegriffen. Diese eignen sich „besonders effizient“ als Nährquelle für die Vermehrung pluripotenter Stammzellen. Zusammen mit Wissenschaftlern aus Chile und Großbritannien wurden die entsprechenden Produktionsprozesse entwickelt.

Zwei Algenarten aus Chile, die Lessonia trabeculata und die Lessonia nigrescens seien das Ausgangsmaterial der Wissenschaftler. „Das Stützskelett der Algen besteht aus Alginat, das sich besonders gut für die Stammzellkultivierung eignet: Es besteht aus einem stark wasserhaltigen Gel, ist aber zähflüssiger als Honig“, heißt es von Seiten des Instituts. Das Alginat ist stabil und flexibel und gleichzeitig auch noch durchlässig für Nährstoffe.

„Zellen fühlen sich wie im Körper in elastischen dreidimensionalen Umgebungen besonders wohl. Genau diese Umgebung kann mit Alginat perfekt simuliert werden“, sagt Heiko Zimmermann, der  Institutsleiter am IBMT. Insbesondere für die regelmäßig kontrahierenden Herzmuskelzellen sei das eine ideale Umgebung. Durch die Mischung der Algenarten können die Forscher die Elastizität flexibel einstellen. Das Alginat selbst wird in Form von Kügelchen beliebiger Größe produziert. Ein Bariumbad macht die Kügelchen stabiler.

„Die Stammzellen wachsen besser auf unserem Alginat, insbesondere auch in automatisierten Bioreaktoren“, so Zimmermann. „Sie lassen sich besser ausdifferenzieren – in gewünschte Körperzellen umwandeln – als auf Kunststoffuntergrund, der heute standardmäßig eingesetzt wird.“ In einem Bioreaktor mit optimaler Temperatur und CO2-Umgebung wird das mit Proteinen beschichtete Alginat eingesetzt. Der Bioreaktor rührt dann Zellen und Nährstoffe kontinuierlich um. Die Stammzellen bewachsen das Alginat in drei bis sieben Tagen und vermehren sich dabei. „Jedes einzelne, etwa 200 Mikrometer große Alginatkügelchen übernimmt dabei die Rolle einer Petrischale.“

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