Bevor ein neues Medikament für den klinischen Einsatz zugelassen werden kann, muss es durch strenge Tests in Form von Tierversuchen und Tests an künstlichen Modellen gehen. Dennoch ist nicht gewährleistet, dass die dabei erreichten Ergebnisse auch auf den menschlichen Köper übertragen werden können. Um dieses Problem zu lösen, wurden unter anderem Miniaturorgane auf elektrischen Chips entwickelt. Diese Organ-on-a-Chip-Systeme haben aber ein Problem: Mit ihrer Hilfe lässt sich nicht testen, wie sich ein Wirkstoff auf den Rest des Körpers auswirken. Forscher des Wake Forrest Institute for Regenerative Medicine haben sich eine Lösung einfallen lassen. Sie haben mehrere Organ-on-a-Chip-Systeme kombiniert und so einen Body-on-a-Chip erschaffen.


Bild: Wake Forest Baptist Medical Center

Organ-on-a-Chip-Systeme haben entscheidende Nachteile

Die Organ-on-a-Chip-Entwicklung ist inzwischen so weit fortgeschritten, dass es bereits Mini-Gehirne, -Herzen oder -Nieren gibt. Mit Hilfe dieser Systeme lassen sich nicht nur Wirkstoffe testen, sondern auch die Folgen bestimmter Krankheiten oder sogar Lebensstile simulieren. Der Test an einem Organ zur Zeit führt aber dazu, dass die Forscher keinen Blick auf das Gesamtbild erhalten.

„If you screen a drug in livers only, for example, you’re never going to see a potential side effect to other organs. By using a multi-tissue organ-on-a-chip system, you can hopefully identify toxic side effects early in the drug development process, which could save lives as well as millions of dollars“, so Aleks Skardal, der Hauptautor der Studie.


Ein ganzer Körper in Miniaturform

Für ihr Experiment entwickelten die Forscher des Wake Forest Institute kleine dreidimensionale Versionen des Herzens, der Lungen und der Leber und verbanden diese in einem dichten System, in dem eine nährstoffreiche Lösung den Blutkreislauf simuliert.

Um die Funktion des Systems zu testen, gaben die Forscher der Leber eine toxische Dosis Schmerzmittel, gefolgt von einem Wirkstoff, der die toxischen Effekte aufheben soll. Das Miniatur-Organ-System reagierte wie erwartet – sowohl auf die Überdosis Schmerzmittel als auch auf die darauffolgende Behandlung. Daraufhin führten die Forscher weitere Experimente mit anderen Wirkstoffen aus. Bei einem Wirkstoff gegen Krebs entdeckten sie sogar eine bisher nicht bekannte Nebenwirkung-

This was completely unexpected, but it’s the type of side effect that can be discovered with this system in the drug development pipeline“, so Skardal.

Das System könnte Medikamentenentwicklung günstiger und sicherer machen

Als nächstes wollen die Wissenschaftler die Geschwindigkeit des Gesamtsystems erhöhen und ihm mehr Organe hinzufügen. „Eventually we expect to demonstrate the utility of a body-on-a-chip system containing many of the key functional organs in the human body. This system has the potential for advanced drug screening and also to be used in personalized medicine – to help predict an individual patient’s response to treatment“, so ein weiterer Forscher, der an dem Projekt beteiligt ist.

Die Möglichkeiten eines solchen Systems sind enorm. So könnten beispielsweise die präklinischen Studien in der Medikamentenentwicklung so gestaltet werden, dass die Wirkweisen eines Wirkstoffes auf den menschlichen Körpers bereits vor klinischen Studien so akkurat wie möglich eingeschätzt werden können. Außerdem könnte das System im Bereich der personalisierten Medizin eingesetzt werden.

via Wake Forest Baptist Medical Center

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