Organ on a chip

Vaskularisierte Organe auf Chips züchten

Organ-on-a-Chip-Technologien können als Modelle der menschlichen Biologie dienen. Doch bislang fehlten die Blutgefäße, und so war ihr Einsatz begrenzt. Die Bioingenieurin Milica Radisic stellt sich dieser Herausforderung – und kommt für drei Jahre ans Max Delbrück Center in Berlin-Buch.

Das Max Delbrück Center begrüßt Professorin Milica Radisic vom Institute of Biomedical Engineering der Universität Toronto auf dem Campus Berlin-Buch: Ab dem 1. Juli wird Radisic ihr eigenes Labor einrichten. In Zusammenarbeit mit ihrem Gastgeber, Professor Holger Gerhardt, und anderen Partnern des Berlin Institute of Health in der Charité – Universitätsmedizin Berlin, wird Radisic in den nächsten drei Jahren untersuchen, ob bei Organ-on-a-Chip-Technologien (OoCs) bestimmte Immunzellen das Gewebe dazu bringen können, ein stabiles Gefäßsystem auszubilden. Radisic ist eine von fünf Visiting Fellows der Stiftung Charité, die mit jeweils bis zu 600.000 Euro gefördert werden.

OoCs kombinieren Biologie mit Mikrotechnologie, um Modelle von menschlichem Gewebe des Herzens, der Lunge, Niere oder Leber zu schaffen. Die Silikonchips enthalten ein Netz aus haarfeinen Mikrokanälen, die den Zellen, die untersucht werden sollen, winzige Mengen einer nährstoffreichen Lösung zuführen. Die Zellen wachsen so zu Geweben heran, die als Modelle zur Untersuchung der Auswirkungen externer Faktoren wie Therapeutika oder Toxine auf das Gewebe dienen können. OoCs können die Anzahl der für die biomedizinische Forschung benötigten Tiere erheblich reduzieren.

Die große Herausforderung

Da OoCs jedoch ein Gefäßsystem fehlt, können sie das Zusammenspiel zwischen den verschiedenen Organen des Körpers nicht erfassen – eine Limitation, die die Anwendbarkeit des Modells einschränkt. „Die Gefäßbildung ist die große Herausforderung“, sagt Radisic. Forscher*innen haben auf unterschiedliche Art und Weise versucht, vaskularisiertes Gewebe zu züchten: indem sie beispielsweise spezifische Wachstumsfaktoren hinzufügten oder Fragmente von Blutgefäßen transplantierten. Bisher sei es jedoch noch niemandem gelungen, Gewebe mit einem stabilen Gefäßsystem zu züchten, sagt sie.

„Unsere Hypothese ist, dass wir den Zellkreislauf wieder etablieren müssen, indem wir sicherstellen, dass alle benötigten Zellen vorhanden sind“, erklärt sie. Es braucht also mehr als nur ein paar Herzzellen, um ein stabiles Gefäßsystem aufzubauen. „Sie brauchen ihre Freunde.“

So sondern Immunzellen wie Stroma- und Fibroblasten beispielsweise biochemische Stoffe und Wachstumsfaktoren ab, die das Wachstum von Blutgefäßen fördern. Gewebe benötigen zudem Makrophagen, die von sterbenden Zellen erzeugte Reste beseitigen. Wie in einem komplexen Bauprojekt, das vielseitiges Fachwissen erfordert und nicht nur mit einem Architekten oder einer Architektin auskommt, „geht es darum, eine Gemeinschaft zu bilden“, sagt Radisic. „Sie ergänzen sich in ihrer Arbeit gegenseitig.“

Wenn Radisic und ihr Team erfolgreich sind, plant sie, komplexere Modelle zu entwickeln. Sie sollen auch Aspekte des menschlichen Immunsystems simulieren.

Text: Gunjan Sinha

 

Milica Radisic gab am 1. Juli einen Vortrag mit dem Titel „Engineering Vascularized Organs-on-a-Chip“.

 

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