P-065

Mikrofluidisches In-vitro-Lungen-Modell als Ersatz für murine Infektions- und Schocklungen-Modelle

PD Dr. Christoph Beißwenger,
Universität des Saarlandes, Homburg/Saar

Prof. Dr. Heiko Zimmermann,
Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik, Sulzbach

03/2018-02/2019

Mikrofluidische In-vitro-Lungen-Modelle können helfen, die Notwendigkeit von Tierversuchen im Bereich der Medikamentenentwicklung und Grundlagenforschung zu reduzieren und zu ersetzen.

Entzündungszellen wie neutrophile Granulozyten tragen entscheidend zu Lungenschäden und zum Verlust an Lungenfunktion bei der Pneumonie, dem Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) und der Mukoviszidose bei. Projektziel ist der Aufbau eines mikrofluidischen Lungen-Chipsystems, in dem die Rekrutierung von Neutrophilen aus dem Blutkreislauf in die Lunge abgebildet wird. In diesem mikrofluidischen System wird mit humanen Endothel- und Epithelzellen eine endotheliale/epitheliale Barriere aufgebaut, wie sie in der menschlichen Lunge vorhanden ist, und die Zirkulation von Neutrophilen im Blutkreislauf simuliert. Dieses System erlaubt eine detaillierte biologische Analyse des Übertritts von Neutrophilen in das Lungengewebe bei mikrobieller Infektion und systemischer Entzündung. Das mikrofluidische Lungen-Chipsytem ermöglicht zudem die Analyse der pharmakologischen Hemmung bei der Rekrutierung neutrophiler Zellen in die Lunge.

Gegenüber Tierversuchen hat das Lungen-Chipsystem entscheidende Vorteile: (I) Die Anwendung der neuen Methode in der pharmazeutischen Industrie und in der Grundlagenforschung wird die Anzahl der Tierversuche im Sinne der 3R drastisch senken. (II) Die Ergebnisse können eher auf die Situation im Menschen übertragen werden, da menschliche Primärzellen verwendet werden. Dies erlaubt bessere Rückschlüsse, als es durch Tierversuche möglich wäre. (III) Die Kosten der Testdurchführung und der Zeitbedarf sind deutlich geringer als bei Tierversuchen.

Das in diesem Vorhaben etablierte Lungen-Chipsystem wird daher die Notwendigkeit von Tierversuchen im Bereich der Medikamentenentwicklung zur Hemmung der Rekrutierung von Neutrophilen in die Lunge reduzieren und ersetzen.

Abb. 1: Schematische Darstellung des Lungenchipsystems.
Der mikrofluidische Chip enthält eine Porenmembran. Ober- und unterhalb der Membran befinden sich zwei Fluidikkanäle mit integrierten Elektroden zur Impedanzmessung. Die Zellen werden auf der Porenmembran unter fluidischen Bedingungen kultiviert.

 

 

Ausführende Institutionen

Universität des Saarlandes - Innere Medizin V
Geb. 61.4, 66421 Homburg/Saar

Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT
Joseph-von-Fraunhofer-Weg 1, 66280 Sulzbach

Förderlaufzeit

03/2018 - 02/2019

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