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04.10.2009
GO-Bio

Multi-Organ-Bioreaktor im Chipformat

GO-Bio Runde 3
Prof. Roland Lauster, Dr. Uwe Marx
Fachgebiet Medizinische Biotechnologie, Technische Universität Berlin | TissUse GmbH

Zuwendungsempfänger: Technische Universität Berlin
Förderung: GO-Bio Phase I (01.03.2010 bis 31.08.2015, 4.207.333 Euro)

Zuwendungsempfänger: TissUse GmbH
Förderung: GO-Bio Phase II (01.09.2015 bis 31.08.2018, 3.476.505 Euro)

Projektbeschreibung

Nicht nur in Europa ist die Anzahl und die Verbreitung von Allergien in den vergangenen Jahrzehnten rasant angestiegen, sondern auch darüber hinaus. Bisher kann die Medizin die Auswirkung neuer natürlicher und synthetischer Substanzen immer erst im Nachhinein feststellen. Adäquate Methoden, um komplexe Wechselwirkungen mit menschlichen Organen im Vorfeld unter realen Bedingungen zu testen, gibt es bislang nicht. Ein Team um Ronald Lauster will nun Abhilfe schaffen. Mit einem Multi-Organ-Bioreaktor im Chipformat sollen Substanzen schon vor einer Exposition am Menschen getestet und Verbraucher-relevante Reaktionen vorhergesagt werden. Ein Chip soll dabei sechs Wachstumskammern mit jeweils drei Organsegmenten umfassen. In den Kammern werden verschiedene Organmodelle wie Herz oder Leber in vitro herangezogen. Mithilfe von fluoreszenzbasierten Verfahren wird dann eine Online-Analyse von Schlüsselprozessen ermöglicht.

Langfristig sollen damit alle Daten zur Aufnahme und Verteilung von Substanzen im Körper, ihrem biochemischen Um- und Abbau, ihrer Ausscheidung und möglichen schädlichen Auswirkungen erfasst werden. Diese Tests werden von Experten unter dem Kürzel ADMET zusammengefasst. Im Rahmen von GO-Bio soll es innerhalb von drei Jahren einen ersten Tauglichkeitstest des Geräts für einige ausgewählte Parameter geben (DMT-Test). Danach ist die Gründung eines Unternehmens geplant, das auf der Basis des neuartigen Bioreaktors Substanzen im Auftrag testen kann – zum Beispiel Inhaltsstoffe von Kosmetika.

Entwicklung während der GO-Bio-Förderung 

Mit dem Start der ersten GO-Bio-Förderphase gründete Uwe Marx und sein Team im Jahr 2010 die TissUse GmbH als Spin-off des Instituts für Biotechnologie der Technischen Universität Berlin. Das Start-up verfolgt die Vision, einen „Menschen auf einem Chip“ zu bauen und diese Technologieplattform zu kommerzialisieren.
 
Die miniaturisierten Organmodelle, sogenannte Organoide, werden auf durch einen mikrophysiologischen Blutkreislauf verbunden. In dem biokünstlichen Testsystem werden Bedingungen geschaffen, die sehr nah an den Abläufen im menschlichen Körper sind – nur um den Faktor 100.000 kleiner. Die Multi-Organ-Chips sind als „Mini-Prüfstände“ für die Pharma- und Kosmetikindustrie gedacht, an denen toxikologische Untersuchungen von Medikamenten, Kosmetika und Chemikalien mit hoher physiologischer Relevanz und Aussagekraft durchgeführt werden können. Die Auswahl vielversprechender Wirkstoffkandidaten kann in der Pharmaentwicklung damit schon früh starten, lange bevor klinische Studien beginnen.
 
Schritt für Schritt haben die Berliner Biotechnologen immer mehr Organsysteme miteinander kombiniert: 2012 konstruierte das Team um Marx den ersten Prototypen mit zwei Organen, ein Duo aus Haut- und Leberzellen. Ende 2014 wurde ein Vier-Organ-Chip fertiggestellt. Er besteht aus Darm, Leber, Niere und einem Haut-Modul. Dieser Chip eignet sich, um das ADME-Profil einer Substanz zu untersuchen. Im Rahmen der zweiten GO-Bio-Förderphase entsteht nun eine Plattform, die bis zu zehn verschiedene Zell-Module auf einem Chip vereint (Zehn-Organe-Chip): Lunge, Herz, Immunsystem, Leber, Niere, Magen-Darmtrakt, Fortpflanzungsorgane, Blutkreislauf, Nervensystem und Haut.
 
TissUse ist inzwischen mit vielen namhaften Kosmetik- und Pharmakonzernen Kooperationen oder Partnerschaften eingegangen, die die Multi-Organ-Chips testen. Aus der Kosmetikindustrie zählt dazu Beiersdorf. Gemeinsam mit dem britisch-schwedischen Pharmakonzern AstraZeneca wurde ein ex vivo Diabetes-Typ-2 Modell konstruiert, welches das Zusammenspiel von Inselzellen der Bauchspeicheldrüse und der Leber darstellen kann. Im März 2018 gab TissUse eine Entwicklungskooperation mit dem Pharmakonzern Roche bekannt. In den kommenden drei Jahren soll ein Modell für die Wirkstoffentwicklung entstehen, mit dem sich die Pharmakinetik von therapeutischen Antikörpern analysieren lässt.

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