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Ein Biochip mit echten Blutgefäßen

Organs-on-a-Chip: Leber & Co. im Scheckkartenformat

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Organe am Biochip nachbilden: Organs-on-a-Chip haben großes Potenzial z.B. für die Pharmaforschung. Doch ihre Herstellung ist nicht trivial, denn sie bedarf der Züchtung menschlicher Gewebe. Warum das so schwierig ist und wie es ihm zusammen mit seinen Mitarbeitern gelang, funktionale menschliche Blutgefäße in die Biochips zu integrieren, verriet uns Prof. Dr. Peter Ertl im LP-Exklusivinterview des Monats.

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Abb. 1: Forscht gemeinsam mit seinem Team an der Gewebezüchtung in Biochips: Prof. Peter Ertl vom Institut für Angewandte Synthesechemie der Technischen Universität Wien
Abb. 1: Forscht gemeinsam mit seinem Team an der Gewebezüchtung in Biochips: Prof. Peter Ertl vom Institut für Angewandte Synthesechemie der Technischen Universität Wien
(Bild: TU Wien)

Prof. Dr. Peter Ertl: Die Kultivierung von menschlichen Zellen im Labor findet schon seit gut hundert Jahren statt. Routinemäßig werden diese Zellen – seien es Stammzellen oder Tumorzellen – aus dem Gewebe isoliert und anschließend in einer Einzelschicht auf Plastikoberflächen expandiert. Obwohl durch diese Methode schon etliche Durchbrüche entstanden sind und sie für gewisse Zwecke durchaus eine wertvolle Untersuchungsart darstellt, arbeiten wir in der Forschung konstant daran, diese Methode zu verbessern. In meinem Fall ist es das Ziel, möglichst originalgetreue Organe im Kleinstmaßstab zu züchten. Dafür entwickeln wir Systeme, auch Organe-am-Chip genannt, die die Umgebung der Zellen im Körper möglichst genau rekapitulieren, um den Zellen natürliche Lebensbedingungen anbieten zu können.

Wenn wir nun an unseren Körper denken, wachsen unsere Zellen natürlich nicht in einer Einzelschicht auf Plastik. Daher züchten wir unsere Zellen in einer dreidimensionalen Umgebung, die der Gewebestruktur im Körper entspricht. Diese komplexere Herangehensweise bringt aber natürlich nicht nur Vorteile, sondern auch Nachteile mit sich. So müssen die Gewebe z.B. mit genügend Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden. Dies passiert bei uns im Körper über Blutgefäße, welche wir auch in unsere Biochips integrieren müssen. Eine weitere Herausforderung ist die Definition der kleinstmöglichen Organeinheit. Wie viele und welche Leberzellen werden z.B.benötigt, um die Funktionalität einer Mini-Leber widerzuspiegeln? Wie reagieren diese Miniorgane auf äußere Faktoren wie Chemikalien, Nanomaterialien, Verletzungen und wie schnell regenerieren sie sich? An dieser und weiteren Fragen forsche ich mit den von uns entwickelten Biochips.