Organ-on-Chip-Systeme mit patienteneigenen Zellen könnten personalisierte...
Organ-on-Chip-Systeme mit patienteneigenen Zellen könnten personalisierte Therapien ermöglichen.

Quelle: Johannes Dornhof und Andreas Weltin

News • Außerhalb des Körpers

Organ-on-Chip-System überwacht Stoffwechsel von 3D-Tumorgewebe

Forschende vom Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) an der Universität Freiburg haben ein System entwickelt, das es unter anderem ermöglicht, die Entwicklung von Tumorzellen außerhalb des menschlichen Körpers im dreidimensionalen Verbund zu untersuchen.

„Wir haben ein Organ-on-Chip-System realisiert, das via Mikrosensoren die Kulturbedingungen und Stoffwechselraten der Zellen jederzeit messen und steuern kann. In 3D-Zellkulturen war das bisher nur unzureichend möglich“, sagt Dr. Andreas Weltin. Das System entstand in Zusammenarbeit mit der Molekularen Gynäkologie in der Klinik für Gynäkologie und Geburtshilfe am Universitätsklinikum RWTH Aachen. In Zukunft könnten patienteneigene Zellen in Organ-on-Chip-Systemen eine personalisierte Krebstherapie ermöglichen.

Integrierte Sensoren messen Zellstoffwechsel

Bei Organ-on-Chip-Systemen werden dreidimensionale Gewebemodelle durch einen künstlichen Kreislauf so miteinander verbunden, dass sie auf einem Mikrochip agieren wie Organe im Miniaturformat. So können physiologische Prozesse – beispielsweise das Heranwachsen eines Tumors – außerhalb des menschlichen Körpers nachgebildet und beobachtet werden. Die Forschungsgruppe entwarf ein Chipdesign mit integrierter Mikrosensorik und Mikrofluidik, welches die Metaboliten der Zellen direkt vor Ort messen kann. In ihrem System ließen die Wissenschaftler*innen Brustkrebs-Minitumore aus einzelnen Stammzellen heranwachsen und überwachten mithilfe der elektrochemischen Sensoren den Sauerstoff- und Glucoseverbrauch sowie die Lactatproduktion der Zellen über eine Woche hinweg.

„Unsere Plattform ermöglicht die dynamische 3D-Kultur von Tumororganoiden, während bislang oft statische 2D-Kulturen verwendet werden, welche die komplexe Mikroumgebung eines Tumors nur begrenzt abbilden können“, so Erstautor und Doktorand Johannes Dornhof. Darüber hinaus kann mithilfe des Chip-Systems auch die Wirkung von Medikamenten auf den Zellstoffwechsel überprüft werden – beispielsweise konnte die zelluläre Wirkung von Chemotherapeutika im Rahmen der Krebsforschung quantitativ und in Echtzeit erfasst werden.

Personalisierte Therapie

Die Verwendung patienteneigener Stammzellen ermöglicht dabei eine Nachbildung eines Originaltumors außerhalb des Körpers. Dies könnte neue Chancen einer personalisierten Therapie bieten, beispielsweise mit Blick auf eine mögliche Resistenz gegen bestimmte Chemotherapeutika, die bei aggressivem triple negativem Brustkrebs entscheidend ist. In Zukunft soll es möglich sein, Medikamente für einen Patienten zunächst in Organ-on-a-Chip-Systemen auf Effektivität und Nebenwirkungen zu testen.

„Unsere Ergebnisse unterstreichen das Potential der Integration von Mikrosensorik in Organ-on-Chip-Systeme in der Krebsforschung und Wirkstoffentwicklung – vor allem mit Hinblick auf eine personalisierte Medizin“, sagt Weltin. Und Dr. Jochen Kieninger erläutert: „Diese Arbeit zeigt schön, wie wichtig interdisziplinäre Forschung ist. Verschiedene ingenieurwissenschaftliche Gebiete mit Biologie und Medizin zusammenzubringen, war wesentlich für den Erfolg.“

Die Arbeit der Wissenschaftler*innen wurde in „Lab on a Chip“ veröffentlicht.

Quelle: Universität Freiburg

21.02.2022

Mehr aktuelle Beiträge lesen

Verwandte Artikel

Photo

News • Krebsforschung

Dem Tumor beim Wachsen zusehen

Auf einem 28*21mm großen 'fluidic chip' können Wissenschaftler Tumoren direkt im Gewebe beim Wachsen zusehen und so deren Entwicklung, aber auch die Wirksamkeit von Krebsmedikamenten untersuchen.

Photo

News • Radio-Onkologie

Strahlentherapie – eine wichtige Säule der Krebstherapie

Obwohl es immer mehr Krebsfälle in Deutschland gibt, geht die Sterblichkeit zurück. Einen großen Anteil daran hat die Strahlentherapie – die DEGRO-Kongresspräsidenten erklären, warum.

Photo

News • Gefahr für Frauen

Nebennierentumore im Blick behalten

Eine erhöhte Kortisolausschüttung von gutartigen Nebennierentumoren geht mit einer gesteigerten Sterblichkeit einher, vor allem bei Frauen unter 65 Jahren.

Verwandte Produkte

Fujifilm Wako – Autokit Total Ketone Bodies Assay

Clinical Chemistry

Fujifilm Wako – Autokit Total Ketone Bodies Assay

FUJIFILM Wako Chemicals Europe GmbH
Biomaneo – NeoSickle solution

Mass Spectrometry

Biomaneo – NeoSickle solution

Biomaneo
Canon – Alphenix 4D CT

Multi-Modality Suites

Canon – Alphenix 4D CT

Canon Medical Systems Europe B.V.
Canon – Alphenix Sky+

Single Plane

Canon – Alphenix Sky+

Canon Medical Systems Europe B.V.
Canon - Alphenix Sky+ High Definition Detector

Single Plane

Canon - Alphenix Sky+ High Definition Detector

Canon Medical Systems Europe B.V.
Canon - Aquilion Exceed LB

Oncology CT

Canon - Aquilion Exceed LB

Canon Medical Systems Europe B.V.
Newsletter abonnieren