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Organ on Chip in Development

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Europäische Spitzenforschung zu Organ-on-a-Chip-Technologien

Bei herkömmlichen Tiermodellen und Zellkulturen lassen sich Ergebnisse meist nicht eins zu eins auf die menschliche Physiologie übertragen, was die Wirkstoffentwicklung fehleranfällig gestaltet. Eine vielversprechende Alternative ist die Organ-on-a-Chip-Technologie in Kombination mit menschlichen Stammzellen, und diese Innovation soll nun durch ein europäisches Kooperationsvorhaben vorangebracht werden.

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Die Organ-on-a-Chip-Technologie arbeitet mit Mikrochips, die nicht größer als ein Computerspeicherstick sind und deren hohle Mikrofluidikkanäle meist mit künstlichen menschlichen Gefäßzellen ausgekleidet sind. Um Architektur und Funktion eines bestimmten Organs genauestens zu simulieren, werden organspezifische menschliche Zellen mit mechanischen Kräften und Strömungen kombiniert. Organ-on-a-Chip-Mikrochips sind eine hervorragende Alternative zu Tierversuchen und tragen dazu bei, Tiere bei der Entwicklung von Arzneimitteln und Kosmetika zu schonen. Wegen ihres hohen prädiktiven Werts könnte Organ-on-a-Chip-Technologie den Standardzellkulturen und Tierversuchen sogar überlegen sein, da sich die menschliche Reaktion auf bestimmte Medikamente genauer antizipieren lässt und so die Präzisionsmedizin wieder einen Schritt greifbarer wird. Vor allem aber ist das Konzept ethisch unbedenklicher als Tierversuche, was die 3R-Prinzipien in der Arzneimittelforschung forciert (replace, reduce, refine; vermindern, verfeinern, vermeiden).

Organ-on-a-Chip-Technologiestatus in Europa

Ziel des EU-finanzierten Projekts ORCHID war ein die Aufstellung eines Fahrplans zur Einführung der Organ-on-a-Chip-Technologie und der Aufbau eines europäischen Netzwerks in diesem vielversprechenden Bereich. „ORCHID hat die Stärken des Fachgebiets in Europa klar umrissen, aber auch Aufgaben, Herausforderungen und Hindernisse bei der europäischen Markteinführung verdeutlicht“, erklärt Christine Mummery, Projektkoordinatorin und Professorin für Entwicklungsbiologie am medizinischen Zentrum der Universität Leiden. Die Bewertung des Status der Organ-on-a-Chip-Technologie in Europa ergab ein hervorragend aufgestelltes Kommunikationsnetzwerk zwischen Entwicklern, Anbietern von Organ-on-a-Chip-Produkten, Endnutzern und Aufsichtsbehörden. Insbesondere die Niederlande mit ihrer führenden Stammzellforschung haben Stammzellderivate schneller als andere Länder in die Organ-on-a-Chip-Modalitäten integriert. ORCHID identifizierte schließlich auch Hürden, die der vollen Umsetzung der Organ-on-a-Chip-Technologie entgegenstehen. So sind Endnutzer unsicher, welches Format für ihre Anwendungen optimal ist, es mangelt an Belegen, welches Organ-on-a-Chip-Modell gesetzliche Vorgaben erfüllt und wie variabel die Robustheit und Reproduzierbarkeit ist. Um letzteres Problem auszuräumen, will ORCHID in unabhängigen Prüfzentren die technische Leistung und biologische Verträglichkeit der neuen Chipdesigns bewerten.

Ein Organ-on-a-Chip-Gesellschafterprojekt als Drehscheibe für Interessengruppen

Mit der Gründung des Europäischen Organ-on-a-Chip-Verbandes EUROoCS, European Organ-on-Chip Society will ORCHID das Organ-on-a-Chip-Netzwerk verankern, eine Dialogplattform bieten und die Forschung in Richtung neuer Lösungen für den Gesundheitssektor fördern. Zudem organisiert EUROoCS jährliche Informationstreffen zum Zweck der Verbreitung von Ergebnissen und der Förderung der Zusammenarbeit. EUROoCS hat sich als Präsentationszentrum für technische Entwicklungen wie die Integration von Sensoren in die Chips etabliert, die Änderungen zellulärer biologischer Reaktionen erkennen. Vor allem sollen biomedizinische, ernährungsphysiologische und toxische Effekte demonstriert werden, was Tiermodelle oder zweidimensionale Standardzellkulturen bisher nicht leisten können.

Projektbedeutung und Perspektiven

„Der Fahrplan von ORCHID umreißt klar die Voraussetzungen für künftige Aktivitäten der Organ-on-a-Chip-Forschungsgemeinschaft bei der praktischen Einführung von Organ-on-a-Chip-Modellen“, erläutert Mummery. Die im Projekt formulierten Empfehlungen sollen Unternehmen und Hochschulen zu Forschungs- und Entwicklungsinvestitionen motivieren. EUROoCS übernimmt eine wichtige Rolle bei der Qualifizierung und Normung der Organ-on-a-Chip-Technologie, fördert die nächste Forschergeneration und kommuniziert Perspektiven für die künftige Verwendung der Technologie im Dienste der Gesundheit und der Gesellschaft. So sollen unabhängige Organ-on-a-Chip-Prüfzentren eingerichtet und in die europäische Organ-on-a-Chip-Infrastruktur eingebettet werden, um die Lücke zwischen Entwicklern und Endnutzern weiter zu schließen. „Für die Umsetzung der Technologie im Gesundheitsbereich ist neben dem Austausch von Fachwissen auch die kontinuierliche finanzielle Unterstützung durch Industrie und Wissenschaft unerlässlich“, schließt Mummery.

Schlüsselbegriffe

ORCHID, Organ-on-Chip-Technologie (OoC), Fahrplan, European Organ-on-Chip Society, EUROoCS

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