Organ on a Chip Weniger Tierversuche: Merck und Imec kooperieren bei neuartiger Test-Plattform

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Für die Entwicklung neuer Medikamente und Wirkstoffe müssen zahlreiche Labortests durchgeführt werden. Um diese Tests zu beschleunigen und die Anzahl an Tierversuchen zu reduzieren, kooperieren Merck und Imec bei der Entwicklung von Organ-on-a-chip-Systemen.

Der Technologie-Konzern Merck und Imec, ein Forschungs- und Innovationszentrum für Nanoelektronik und digitale Technologien, haben eine strategische Partnerschaft zur Entwicklung einer Plattform für mikrophysiologische Systeme (MPS), auch als Organ-on-a-Chip-Systeme bezeichnet, bekannt gegeben. Im Rahmen der Kollaboration wollen beide Partner gemeinsam ihre jeweiligen Aktivitäten zur Effizienzsteigerung der Wirkstoffforschung und -entwicklung vorantreiben. Zu diesem Zweck sollen die prognostische Validität präklinischer Modelle der nächsten Generation erhöht und die Abhängigkeit von Tierversuchen stetig weiter reduziert werden.

„Durch die Kombination von Mercks branchenführendem Portfolio an induzierten pluripotenten Stammzellen und von Patienten stammenden Organoiden mit der revolutionären gemeinsamen Hardwareplattform, die sich durch eine beispiellose Anzahl von Biosensoren auszeichnet, schaffen wir eine vernetzte In-vitro- und In-silico-Pipeline, mit deren Hilfe sich dringend benötigte hochwertige biologische Trainingsdaten erzeugen lassen. Im Zusammenspiel mit KI-gestützter Wirkstoffforschung wird dieses auf dem Closed-Loop-Prinzip basierende Betriebsmodell die Übertragbarkeit der Daten auf den Menschen erheblich verbessern, die Entdeckung neuer Wirkstoffkandidaten beschleunigen und es Forschenden ermöglichen, Reaktionen im menschlichen Körper realitätsgetreuer als je zuvor zu simulieren“, kommentiert Steven Johnston, Vice President und Leiter Technology Enablement bei Merck, das Potenzial dieser Zusammenarbeit.

„Aussagekräftige präklinische Modelle erfordern biologische Relevanz und die Fähigkeit, detaillierte und vielfältige Datensätze bei hohem Durchsatz zu generieren. Dazu ist keines der derzeit verfügbaren Modelle in der Lage. Bei Imec entwickeln wir eine einzigartige Chip-Technologie, die diese Datenlücke schließen soll. Durch die Bündelung unserer Technologie mit dem Know-how von Merck in den Bereichen Life Science und Healthcare werden wir in der Lage sein, dem wachsenden Bedarf an präklinischen Modellen als Grundlage für KI-Modelle in der Wirkstoffforschung gerecht zu werden“, fügte Paru Deshpande, Vice President R&D bei Imec, hinzu.

Biologische Systeme mit Halbleitertechnik kombinieren

Das auf partnerschaftlicher Entwicklung beruhende Programm ist das erste dieser Art und zielt darauf ab, Organoide und biologische Modellsysteme mit Halbleiterhardware zu kombinieren sowie spezielle Biosensorik- und Mikrofluidik-Technologien zu integrieren. Alle Komponenten sind für die anwenderfreundliche Verwendung im Laborumfeld des Unternehmensbereichs Healthcare von Merck validiert und werden vom Unternehmensbereich Life Science global angeboten. Mit diesem Ansatz sollen Wissenschaftler in die Lage versetzt werden, möglichst zeitnah Erkenntnisse über die Gesundheit einzelner Organe oder eines vernetzten Multi-Organsystems zu gewinnen, was präzisere und effizientere Prozessabläufe in der Arzneimittelentwicklung ermöglichen soll.

Herzstück der Partnerschaft bei der Hardwareentwicklung ist das anpassungsfähige modulare System von Imec, das eine nahtlose Erweiterung von Einzel- zu Mehrorgan-Konfigurationen ermöglicht. Dank der standardisierten Schnittstellen des Systems sollen sich so kundenspezifische Konfigurationen aus dem breitem Portfolio von Merck an induzierten pluripotenten Stammzellen und von Patienten stammenden Organoidmodellen realisieren lassen. Kombiniert mit dem tKnow-how von Imec im Bereich der Integration von Sensortechnologien sollen integrierte Biosensoren Kunden zu einer höheren Datenqualität durch markierungsfreie In-situ-Messungen sowie einer besseren Kontrolle und Reproduzierbarkeit ihrer Zellkulturen verhelfen. Resultieren sollen daraus zuverlässigere Vorhersagen und die Möglichkeit einer Echtzeit-Identifizierung von Reaktionen menschlicher Organe auf Wirkstoffe und chemische Reize zur Anwendung in präklinischen Studien zu Sicherheit und Toxizität sowie Pharmakokinetik und Metabolismus.

Merck und Imec suchen Partner für die Weiterentwicklung

Darüber hinaus vereinfacht der auf standardisierten Komponenten basierende Aufbau dieser Technologie nicht nur die Anwendung, sondern sorgt auch für Datenkonsistenz bei unterschiedlichen Testszenarien. Von dieser Standardisierung erwartet man sich eine bessere Vergleichbarkeit und Reproduzierbarkeit der Ergebnisse über die gesamte Pharmabranche hinweg. So sollen die Entwicklungszeit von Arzneimitteln weiter verkürzt und Kosten gesenkt werden.

Im Zuge ihrer Zusammenarbeit möchten Merck und Imec weitere Akteure aus der Biotech- und Pharmabranche für die Kollaboration gewinnen. Ziel ist es, gemeinsam die nächste Generation an MPS-Modellen zu entwickeln, die dazu beitragen können, Patienten schneller als je zuvor mit sichereren und wirksameren Therapien zu versorgen.

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