Automatisierte Herstellung von induziert pluripotenten Stammzellen in der...
Automatisierte Herstellung von induziert pluripotenten Stammzellen in der StemCellFactory

© Fraunhofer IPT

Personalisierte Medizin

"Umprogrammierte" Zellen sagen Behandlungserfolg voraus

Im Kontext der personalisierten Medizin erlangen individuell zugeschnittene Therapieformen immer größere Bedeutung. Die richtige Wirkstofffindung und -dosierung sowie die Voraussage unerwünschter Nebenwirkungen stellen dabei zentrale Herausforderungen dar.

Jüngste Fortschritte auf dem Gebiet der Zellreprogrammierung eröffnen die Möglichkeit, Wirkstoffuntersuchungen direkt an dem von der Erkrankung betroffenen menschlichen Zellen durchzuführen. Im Forschungskonsortium “StemCellFactory III” entwickelten Projektpartner aus Industrie und Wissenschaft gemeinsam standardisierte und automatisierte zelluläre Systeme zur Wirkstofftestung sowie die personalisierte Pharmakotherapie im Bereich neuropsychiatrische Erkrankungen.

Auf Grundlage komplexer Automationsprozesse können nun standardisierte Verfahren für die Wirkstofftestung an patientenspezifischen Zellen aufgesetzt werden

Oliver Brüstle

Das maßgeblich von der Life & Brain GmbH an der Universität Bonn und dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie in Aachen koordinierte Projekt bestand insgesamt aus drei Komponenten. In einem ersten Schritt wurde die automatisierte Reprogrammierung von Blutzellen zu sogenannten induziert pluripotenten Stammzellen (kurz iPS-Zellen) etabliert. Das Konzept baut dabei auf der Anlagentechnik aus den Projekten StemCellFactory I und II, in denen bereits eine Automationsstraße für die Zellreprogrammierung etabliert worden war. In einem zweiten Schritt wurde das seit kurzem verfügbare Verfahren der Genom-Editierung, für das letztes Jahr der Nobelpreis für Chemie vergeben wurde, in den Automationsprozess integriert. Mit diesem Verfahren können Zellen sehr zielgerichtet genetisch verändert werden, um zelluläre Krankheitsprozesse optimal nachzubilden. In einem letzten Schritt wurde die Produktion von sogenannten Hirnorganoiden erfolgreich implementiert. Dabei entstehen aus pluripotenten Stammzellen dreidimensionale Gewebekonstrukte, die Ähnlichkeit zur menschlichen Großhirnrinde haben. An diesen Zellmodellen kann beispielsweise die Verstoffwechselung von Medikamenten oder neuroaktiven Substanzen im Gehirn erstmals patientenspezifisch untersucht werden.

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Prof. Oliver Brüstle, Direktor des Instituts für Rekonstruktive Neurobiologie am Universitätsklinikum Bonn und Geschäftsführer der Life & Brain GmbH, erläutert: “Das Projekt schlägt eine wichtige Brücke zwischen Stammzellbiologie, Ingenieurwissenschaften und personalisierter Medizin. Auf Grundlage komplexer Automationsprozesse können nun standardisierte Verfahren für die Wirkstofftestung an patientenspezifischen Zellen aufgesetzt werden.”

Das Projekt StemCellFactory III schafft durch die neuen Systeme und Verfahren zur zellulären Wirkstofftestung und durch die Anwendung von Verfahren wie der Genom-Editierung einen großen Mehrwert auf dem Gebiet der stammzell-basierten Krankheitsmodellierung und Wirkstoffforschung. Zudem bietet es interessante Anbindungspunkte an translational orientierte Netzwerke wie das Stammzellnetzwerk NRW. Das zunehmende Interesse der Pharmaindustrie an stammzellbasierten Verfahren eröffnet weitere spannende Perspektiven für die Verwertung.


Quelle: Universität Bonn

15.01.2021

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