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Morbus Crohn Dickdarmwand in der Kulturschale nachgebaut

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Um den Einsatz von Tierversuchen bei der Entwicklung geeigneter Medikamente gegen entzündliche Darmerkrankungen wie Morbus Crohn oder Colitis so weit wie möglich einzuschränken, haben Helmholtz-Wissenschaftler die Dickdarmwand im Labor nachgebaut. Ein alternatives Zellkultur-Modell ermöglicht es, die Prozesse bei Darmerkrankungen besser zu verstehen und dabei die Wirkung von entzündungshemmenden Medikamenten direkt an menschlichem Gewebe zu untersuchen.

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Nahaufnahme von Zellen der gesunden Darmschleimhaut (Bild: Dirk Haller / TU München)
Nahaufnahme von Zellen der gesunden Darmschleimhaut (Bild: Dirk Haller / TU München)

Braunschweig, Saarbrücken – Für den Nachbau der hauchdünnen Dickdarmwand im Zellkultur-Modell zur Untersuchung chronischer Darmentzündungen wurden am 13. Dezember 2011 drei Wissenschaftler des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung Saarland (HIPS) und der Universität des Saarlandes ausgezeichnet. Prof. Claus-Michael Lehr und seine Mitarbeiterinnen Dr. Eva-Maria Collnot und Fransisca Leonard teilen sich mit einem weiteren Preisträger den mit 15.000 Euro dotierten Tierschutz-Forschungspreis des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz „zur Förderung methodischer Arbeiten mit dem Ziel der Einschränkung und des Ersatzes von Tierversuchen“. Lehr leitet die Abteilung „Wirkstoff-Transport“ am HIPS in Saarbrücken, einer Außenstelle des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI).

Tierversuche in der Medikamentenentwicklung gesetzlich vorgeschrieben

Laut Gesetz müssen Wirkstoffe für die Medikamentenentwicklung zunächst an Tieren getestet werden, bevor sie zu einem Einsatz am Menschen kommen. Gleiches gilt für neue Therapie- und Diagnoseverfahren. Um den Einsatz von Tierversuchen bei der Entwicklung geeigneter Medikamente gegen entzündliche Darmerkrankungen wie Morbus Crohn oder Colitis jedoch so weit wie möglich einzuschränken, haben Prof. Lehr und sein Team die Darmwand im Labor nachgebaut: Ein alternatives Zellkultur-Modell ermöglicht es, die Prozesse bei Darmerkrankungen besser zu verstehen und dabei die Wirkung von entzündungshemmenden Medikamenten direkt an menschlichem Gewebe zu untersuchen. Auf Grundlage verschiedener humaner Zelltypen dient das neue dreidimensionale Modell nicht nur der Reduktion von Tierversuchen, sondern kann auch Kosten und Zeit bei der Entwicklung neuer Medikamente einsparen. Im vergangenen Juni erhielten die drei Wissenschaftler für diesen Ansatz bereits den Tierschutz-Forschungspreis des Landes Rheinland-Pfalz.

„Die Auszeichnungen in diesem Jahr für unsere Arbeiten auf dem Gebiet zell- und gewebebasierter in vitro Modelle, mit denen wir uns seit über zehn Jahren systematisch beschäftigen, bestärken uns sehr, diesen Ansatz auch in Zukunft weiter zu verfolgen und auszubauen“, sagt Claus-Michael Lehr.

Kontrolliert entzündliche Vorgänge im Darmmodell auslösen

Das Besondere am gezüchteten Kunstdarm ist die Kombination aus Schleimhaut-Zellen, die den gesunden Darm simulieren, mit menschlichen Immunzellen und entzündungsstimulierenden Stoffen. So können die Forscher kontrolliert entzündliche Vorgänge im Darmmodell auslösen und neue Wirkstoffe parallel an vielen gleichartigen Proben testen. Dabei können sie auch direkt verfolgen, was genau in den Zellen passiert. Da es sich um menschliche Zellen handelt, entfallen die bei den sonst hierzu eingesetzten Tiermodellen die problematischen Speziesunterschiede.

Die Abteilung „Wirkstoff-Transport“ arbeitet zurzeit daran, die Modelle weiter zu miniaturisieren und sogar mehrere biologische Barrieren in einem Modell zu kombinieren.

Originalpublikation: „A Three-Dimensional Coculture of Enterocytes, Monocytes and Dendritic Cells To Model Inflamed Intestinal Mucosa in Vitro”. Fransisca Leonard, Eva-Maria Collnot, and Claus-Michael Lehr. Molecular Pharmaceutics, Vol. 7, Nr. 6, 2103-2119.

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