ArchivDeutsches Ärzteblatt48/2007Medikamententest: Dreidimensionales Lebermodell

TECHNIK

Medikamententest: Dreidimensionales Lebermodell

Dtsch Arztebl 2007; 104(48): A-3350 / B-2949

EB

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Foto: Fraunhofer IGB
Foto: Fraunhofer IGB
Wie Medikamente wirken und ob sie Nebenwirkungen haben, wird in der frühen Entwicklungsphase in der Regel in Tierversuchen getestet. Doch der Körper einer Maus oder eines Schweins reagiert anders als der menschliche Körper. Auch Tests an künstlichen oder unsterblichen (immortalisierten) Zellkulturen aus menschlichen Zellen liefern nur bedingt aussagekräftige Ergebnisse. Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik, Stuttgart (www.igb.fraunhofer.de), haben ein dreidimensionales Lebermodell mit einem funktionierenden Blutkreislauf entwickelt, das aussagekräftige Untersuchungen neuer Wirkstoffe an menschlichem Lebergewebe ermöglicht. Die Besonderheit des Systems: Das „künstliche“ Gewebe besitzt ein funktionelles Netzwerk von Blutgefäßen.
Die Wissenschaftler nutzen dafür ein Stück eines Schweine-Dünndarms, das über eine Arterie für die Blutzufuhr und eine Vene für die Ableitung verfügt. Dann entfernen sie die tierischen Zellen, sodass neben den Proteinen der Bindegewebsschicht nur die Röhren des Gefäßsystems bleiben, das sich wie ein Fächer bis in feinste Kapillaren verästelt. Dieses Geflecht kleiden die Wissenschaftler, ähnlich wie beim lebendigen Vorbild, von innen mit menschlichen Endothelzellen aus. Sobald im Gefäßsystem künstliches Blut zirkuliert, können auf der Matrix Zellen der unterschiedlichsten Organe heranwachsen. Da das Gewebe über ein eigenes Blutkreislaufsystem verfügt, kann man es im Bioreaktor wochenlang am Leben erhalten. Ein Computer steuert den arteriellen Druck, die Temperatur und Fließgeschwindigkeit. An dem Lebermodell lässt sich untersuchen, ob beim Abbau der neuen Wirkstoffe beispielsweise giftige Substanzen entstehen, die zu unerwünschten Nebenwirkungen führen. Das Testsystem arbeitet ähnlich wie die menschliche Leber. Über die Arterie gelangen Nährstoffe, Sauerstoff und die zu untersuchenden Wirkstoffe in die künstliche Leber. Dort bauen Leberzellen die Substanzen ab. Über die Vene werden die Stoffwechselprodukte abtransportiert.
Mit dem Modell lassen sich Medikamente – wie im menschlichen Körper – physiologisch mit den Zellen in Kontakt bringen und die entstehenden Abbauprodukte nach der Umwandlung durch die Zellen analysieren. Zusätzlich kann man auch untersuchen, ob Langzeiteffekte auftreten und welche Auswirkungen die mehrfache Gabe eines Wirkstoffs hat. Mit dem Testsystem lassen sich bei der Entwicklung eines Medikaments frühzeitig und kostengünstig toxische oder nicht wirksame Substanzen identifizieren. Darüber hinaus können die Ergebnisse besser auf den Menschen übertragen werden. EB
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