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Hautkrebs Gewebemodell für Wirkstofftests gegen Hautkrebs

Autor / Redakteur: Constanze Broelemann / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Um neue Wirkstoffe für Hautkrebs testen zu können, wird normalerweise im Tierversuch bei Mäusen durch starke UV-Strahlung Hautkrebs erzeugt. An der Freien Universität Berlin arbeiten Pharmakologen an Hautkrebs-Gewebemodellen, mit denen Medikamententests durchgeführt werden können.

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Aus Hautzellen züchten die Wissenschaftler Hautmodelle, an denen neue Anti-Krebswirkstoffe und andere Medikamente getestet werden können.
Aus Hautzellen züchten die Wissenschaftler Hautmodelle, an denen neue Anti-Krebswirkstoffe und andere Medikamente getestet werden können.
(Bild: Freie Universität Berlin)

Berlin – Dass er einen kleinen Beitrag leisten kann, sowohl Mensch als auch Tier zu helfen, ist für Christian Zoschke Motivation, auch bei bestem Sommerwetter täglich im Labor zu stehen. Außerdem hat der 26-jährige Doktorand jeden Tag mit den gefährlichen Folgen einer zu hohen Sonneneinstrahlung zu tun: Im Rahmen seines Promotionsprojektes am Institut für Pharmakologie der Freien Universität Berlin arbeitet er daran, Hautkrebs im Labor zu züchten.

Herkömmliche Hautkrebstests mit Nacktmäusen

Sein Ziel ist es, ein Modell zu entwickeln, an dem Wirkstoffe gegen die lebensbedrohende Krankheit getestet werden können, und das der Natur so ähnlich ist, dass Tierversuche überflüssig werden. Bisher setzen Wissenschaftler Nacktmäuse starker UV-Strahlung aus, um bei ihnen Hautkrebs auszulösen und anschließend an den Tieren die Wirksamkeit von Krebsmedikamenten zu prüfen. Zoschke entwickelt ein Modell des weißen Hautkrebses, des so genannten kutanen Plattenepithelkarzinoms, das als Grundlage für Arzneimitteltests dienen soll.

Schätzungen gehen davon aus, dass in Deutschland jährlich 150.000 Menschen an diesem Krebs erkranken. Das Schönheitsideal von gebräunter Haut ist ein Grund für das vermehrte Auftreten der Krankheit. Die Diagnose des Krebses ist nicht einfach, und trotz erster erfolgreicher Therapieversuche kehrt er meist zurück. Basis für das Krebs-Modell im Labormaßstab sind etwa zwei Quadratzentimeter große Hautstücke, die aus Überresten von Operationen stammen.

Konstrukte aus gesunden und malignen Zellen

Diese Hautstücke zerlegt Christian Zoschke mithilfe von Enzymen erst in die verschiedenen Hautschichten, um daraus dann einzelne Zellen zu isolieren. Diese Hautzellen wiederum vermehren der Doktorand und sein Team und bilden daraus spezielle Zellverbände, so genannte Konstrukte. Sie bestehen aus gesunden Zellen der Epidermis (Keratinozyten) und der Lederhaut (Fibroblasten) sowie aus malignen Zellen (Tumorzellen) von Tumoren, die bei Patienten entfernt wurden. „Wir nennen das eine organähnliche Kultur, wobei jedes Konstrukt circa zwei Zentimeter im Durchmesser misst“, erläutert Zoschke.

Krebserkrankung kann im Labor innerhalb weniger Wochen entstehen

„Eine Krebserkrankung wie das Platten-Epithelkarzinom, das sich beim Menschen über Jahrzehnte hinweg entwickelt, entsteht im Labor innerhalb weniger Wochen“. Das liegt daran, dass die Modelle unter optimalen Bedingungen gezüchtet werden, also in Brutschränken bei Körpertemperatur und unter Zugabe eines komplexen Wachstumsmediums. Im Querschnitt unter mehrfacher mikroskopischer Vergrößerung kann der Wissenschaftler das Ergebnis am Computerbildschirm sehen. Christian Zoschke fertigt seine Doktorarbeit im Forschungsbereich von Monika Schäfer-Korting an.

Die Professorin für Pharmakologie der Freien Universität Berlin forscht an der Entwicklung von Alternativen für Tierversuche (siehe Interview im Tagesspiegel). Bereits seit Jahren arbeiten sie und ihr Team erfolgreich an der Nachbildung menschlicher Haut im Labor – als Modell für verschiedene Erkrankungen wie Infektionen aber auch genetisch bedingte Hautleiden. Das Modell von Christian Zoschke ist das erste seiner Art für das kutane Plattenepithelkarzinom. Momentan arbeitet er an der Optimierung des Modells. Mit diversen Methoden zeigt der Forscher, dass sein Tumormodell der Situation einer natürlichen Krebserkrankung beim Menschen sehr nahekommt – und darüber hinaus – wie Testsubstanzen in diesem Modell wirken. „Die Kombination der dabei eingesetzten verschiedenen biotechnischen Methoden ist neu und einzigartig“, sagt Zoschke.

Problem des isolierten Modells bleibt bestehen

Dennoch hat der Nachwuchswissenschaftler mit seiner Arbeit ein Problem noch nicht gelöst: „Es bleibt ein isoliertes Modell, das mit keinem lebenden Organismus verbunden ist“, räumt er ein. „Über die Konsequenzen, die ein zu testender Wirkstoff für den menschlichen Körper insgesamt hat, können wir damit noch nichts sagen.“ Denn bei der lokalen Behandlung des Plattenepithelkarzinoms könne ein Arzneistoff schon in geringen Mengen in andere Organe gelangen, sagt Zoschke.

Jedoch gebe es an der Technischen Universität Berlin bereits eine Arbeitsgruppe, die mehrere Organe miniaturisiert nachbaue und durch eine Art Kreislauf verbinde. Eine andere Gruppe an der Freien Universität Berlin und der Charité – Universitätsmedizin arbeite mithilfe von Computermodellen an der Vorhersage, wie Arzneistoffe sich im Körper verteilen und abgebaut werden, berichtet der Wissenschaftler: „Die Kombination dieser Ansätze erscheint vielversprechend, um die derzeit noch erforderlichen Tierversuche zu reduzieren.“ xx

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