Forschung

Keine Tierversuche mehr: Forscher entwickeln Mikro-Reaktor

Ein Team aus europäischen Wissenschaftlern hat einen Mikro-Reaktor entwickelt, der Tierversuche für Medikamententest etc. zukünftig überflüssig machen kann. Außerdem bietet der Reaktor die Möglichkeit, live zu sehen, wie das ausgesuchte Gewebe auf die entsprechend hinzugefügte Substanz reagiert.

Aufbau des Bioreaktors mit Mikrofluidik (im Bild oben). Mikropartikel (Oxygen Probes) mit den Zellen im Hintergrund (im Bild unten). (Foto: Fraunhofer IZI)

Aufbau des Bioreaktors mit Mikrofluidik (im Bild oben). Mikropartikel (Oxygen Probes) mit den Zellen im Hintergrund (im Bild unten). (Foto: Fraunhofer IZI)

Seit Jahrzehnten sind Tierversuche in der Kritik. Doch bisher konnte die Pharmabranche stets darauf verweisen, wie wichtig diese für die Forschung sind. Nach und nach wird von staatlicher Seite aber immer stärker interveniert. So hatte die EU in der EU-Kosmetikverordnung 2013 den Handel mit Kosmetika, deren Inhaltsstoffe an Tieren geprüft wurden, untersagt. In der Medizin gibt es ein derartiges Verbot noch nicht. Aber erste Untersuchungen zu alternativen Testmöglichkeiten gibt es.

Eine davon ist der so genannte Mikro-Reaktor, der von einem internationalen Forscherteam entwickelt wurde. HeMiBio heißt das Forschungsprojekt, an dem unter anderem auch Wissenschaftler des Fraunhofer Instituts für Zelltherapie und Immunologie (IZI) mitarbeiten. Ein Blick in den Reaktor lässt die Beobachtung der Leberreaktion in Echtzeit zu.

Die Leber ist gerade für Tests hinsichtlich möglicher Giftstoffe ein gutes Prüforgan. Schließlich ist es auch im Körper das wichtigste Organ zur Entgiftung. Normalerweise sterben Leberzellen jedoch bereits nach wenigen Tagen im Labor ab. So waren Langzeittests bisher kaum möglich. In dem Mikro-Reaktor können Leberzellen einem Monat lang gehalten und mit verschiedenen Stoffen in Berührung gebracht werden.

„Sowohl im Tierversuch als auch in herkömmlichen Laborversuchen führt man bislang in der Regel Endpunkt-Messungen durch“, sagt Claus Duschl, Leiter der Abteilung Zelluläre Biotechnologie am IZI. Dabei verabreiche man verschiedene Dosen eines Wirkstoffs und analysiere anschließend das abgestorbene Gewebe oder das tote Tier. „Wie der Wirkstoff im Detail auf die Zellen wirkt, kann man damit nicht ermitteln.“ Der Mikro-Reaktor macht das nun möglich. Winzige Sensoren messen beispielsweise, wieviel Sauerstoff die verwendeten Leberzellen benötigen.

Der Sauerstoffverbrauch der Zelle ist ein wichtiger Indikator, um den Zustand und auch die laufenden Stoffwechselprozesse der Leberzelle zu erkennen. Je nachdem, welche Substanz den Leberzellen im Mikro-Reaktor zugefügt wird, ändert sich entsprechend der Sauerstoffverbrauch. Mit den Sensoren wird jede kleinste Änderung wahrgenommen.

„Im Projekt haben mit unseren Kooperationspartnern, Zellbiologen von der Hebrew University in Jerusalem, unsere Vermutung überprüft, indem genau jene Substanzen ersetzt wurden, deren Produktion durch den Giftstoff blockiert wird“, so Duschl. „Tatsächlich liefen danach die anschließenden Stoffwechselschritte ungestört weiter.“ Ziel ist es nun, auch andere Zellen im Reaktor zu testen. Selbst ein Nebeneinander unterschiedlicher Organe für Tests wäre durch den Mikro-Reaktor nun möglich.

 

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