Meine Merkliste
my.bionity.com  
Login  

Unsterbliche Zellen für Wirkstoffe nach Maß

12.03.2018

HZI/Tobias May

Glatte Muskelzellen regulieren die Kontraktion von Blutgefäßen, Atemwegen oder auch des Darmtrakts.

Entdecken Wissenschaftler einen neuen Wirkstoff, der zum Beispiel gegen einen Krankheitserreger eingesetzt werden könnte, untersuchen sie seine genaue Wirkung zunächst an kultivierten Zellen. Dafür fehlen derzeit jedoch geeignete Testsysteme, die Körpergewebe nachbilden, denn Zellen verlieren außerhalb ihrer natürlichen Umgebung schnell ihre spezifischen Eigenschaften. In einer Zusammenarbeit des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) und der InSCREENeX GmbH, einer Ausgründung des HZI, haben Wissenschaftler eine völlig neue Technologie entwickelt, die es ermöglicht, Zellen aus praktisch jedem Gewebe einfach und verlässlich zu vermehren und dabei ihre gewebetypischen Eigenschaften auch in der Petrischale zu bewahren. Damit sind gezielte Wirkstofftests und -screenings an organspezifischen Zellen möglich. Mit geringem Aufwand lassen sich sogar patientenspezifische Testsysteme für die personalisierte Medizin etablieren.

Für viele Untersuchungen, Screenings für neue Wirkstoffe und für Wirkstofftests benötigen Wissenschaftler primäre Körperzellen. Das sind Zellen, die direkt aus dem betroffenen Gewebe oder Organ stammen. Biopsien liefern allerdings nur geringe Zellmengen, die für breit angelegte Untersuchungen nicht ausreichen. So lassen sich blutgefäßbildende Endothelzellen zwar beispielsweise aus Nabelschnüren gewinnen, aber Endothelzellen von erwachsenen Spendern stehen nicht in ausreichendem Maß zur Verfügung. Die Lösung des Problems: Primäre Zellen müssen in der Zellkultur immortalisiert, also unsterblich gemacht und so zum dauerhaften Teilen angeregt werden. An sich ist dieses Verfahren nicht neu: Bereits in der Vergangenheit wurden Zellen mit bestimmten Krebsgenen unsterblich gemacht, allerdings nur mit zweifelhaftem Erfolg. Die Zellen wachsen zwar unendlich, sie verlieren jedoch dabei ihre typischen Eigenschaften und spiegeln nicht mehr die ursprünglichen Körperzellen wider.

Braunschweiger Wissenschaftler der InSCREENeX GmbH und des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung haben nun eine Methode entwickelt, mit der sie primäre Zellen jedes Gewebes und jedes Spenders in der Kultur zur dauerhaften Teilung anregen und gleichzeitig deren typische Eigenschaften erhalten können. „Wir haben eine Genbank aus 33 Genen zusammengestellt, die zum Beispiel wichtig für die Teilung und den Erhalt der gewebespezifischen Eigenschaften der Zellen sind oder den Zelltod unterdrücken“, sagt Dr. Tobias May, Geschäftsführer von InSCREENeX. „Mit dieser Bank kann für jeden Zelltyp ein optimales Set an Genen ermittelt werden, das die Zellen sowohl weiterwachsen lässt als auch ihre Funktionen aufrechterhält.“

Um für verschiedene Zelltypen die jeweils optimale Genkombination zu finden, haben die Forscher Gene aus ihrer Bank mittels Virustransfer nach dem Zufallsprinzip in die Zellen eingebracht. Anschließend haben sie die überlebenden und sich teilenden Zellen charakterisiert und analysiert, welche Fremdgene ins Erbmaterial integriert wurden. „So haben wir herausgefunden, welcher Zelltyp welches Genset aus unserer Bank benötigt, um sich langfristig vermehren zu lassen. Außerdem haben wir die Funktionen der Zellen getestet: Zum Beispiel haben wir untersucht, mit welchem Genset immortalisierte Leberzellen auch weiterhin in der Lage sind, Giftstoffe abzubauen“, sagt Tobias May.

Insgesamt haben die Wissenschaftler auf diese Weise bisher mehr als 20 Zelltypen aus acht verschiedenen Spezies unsterblich machen können, darunter auch menschliche Zellen. „Die immortalisierten Zelllinien haben wir außerdem in Mäuse transplantiert und dort untersucht, ob sie ihre natürliche Funktion übernehmen können“, sagt Prof. Dagmar Wirth, die am HZI die Arbeitsgruppe „Modellsysteme für Infektion und Immunität“ leitet und eng mit dem Team von InSCREENeX zusammenarbeitet. „Menschliche Endothelzellen, in die wir unsere Genkombination eingebaut haben, haben in Mäusen wieder Blutgefäße ausgebildet, die sogar an das Gefäßsystem der Maus angeschlossen wurden.“ Somit ermöglicht die neue Methode auch, die Wirkung neuer Substanzen auf menschliche Zellen im Mausmodell testen zu können.

Da sich Zellen jedes Spenders mit der Methode der Braunschweiger Forscher vermehren und robust kultivieren lassen, eröffnen sich auch neue Möglichkeiten in der personalisierten Medizin: „Menschen haben eine unterschiedliche genetische Ausstattung und können dadurch beispielsweise Medikamente unterschiedlich umsetzen. Auch die Toxizität und die Nebenwirkungen von Medikamenten können sich von Patient zu Patient unterscheiden“, sagt Wirth. „Unsterbliche funktionale Zellen verschiedener Menschengruppen lassen nun genaue Wirkstofftests zu, um Wirkstoffe optimal auf jede Gruppe abzustimmen.“ Und auch die Vermehrung von Zellen aus erkrankten Organen sei möglich, sodass Therapieansätze künftig direkt an den veränderten Patientenzellen getestet werden könnten.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
  • Helmholtz
  • Helmholtz-Zentrum f…
Mehr über Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung
  • News

    Wie Bakterien das kindliche Immunsystem im Darm prägen

    Der Darm kann mehr als nur Nahrung verdauen und resorbieren. Seit geraumer Zeit weiß man, dass er und seine Bakterien auch für das Immunsystem von großer Bedeutung sind. Das sogenannte darmassoziierte Immunsystem sorgt dafür, dass wir gesund bleiben und unsere Abwehr gut arbeitet. Forscher ... mehr

    Wie Abwehrzellen scharf geschaltet werden

    Das Immunsystem schützt den menschlichen Körper vor Krankheitserregern und hält ihn so gesund. Dazu müssen die Immunzellen jedoch Eindringlinge auch als solche erkennen und als gefährlich oder harmlos einstufen können. Diese Aufgaben teilen sich verschiedene Zelltypen: Hat eine Immunzelle e ... mehr

    Auch Krankenhauskeime haben Schwachstellen

    Der Krankenhauskeim Pseudomonas aeruginosa kann gerade bei geschwächten Menschen unter anderem schwere Wundinfektionen sowie Infektionen der Lunge und der Harnwege auslösen. Pseudomonas schafft es dabei immer wieder, Angriffe des Immunsystems und Antibiotika-Therapien zu überdauern. Ein Sch ... mehr

  • Firmen

    Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH

    Im Mittelpunkt steht die Erforschung von Infektionsmechanismen und die Reaktion des Immunsystems auf bakterielle Infektionen. Ziel ist die Entwicklung neuer Ansätze zur Diagnose, Prävention und Therapie von Infektionen. Zudem bildet die Bioverfahrenstechnik eine nationale Plattform, um Proz ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung GmbH

    Wie lösen Bakterien, Viren, Parasiten und Pilze Krankheiten aus? Und wie setzt sich unser Immunsystem gegen sie zur Wehr? Auf diese Fragen wollen wir am HZI fundierte Antworten finden. Unser Ziel dabei: Die Grundlagen für neue Diagnoseverfahren, neue Wirkstoffe und neue Therapien gegen Infe ... mehr

Mehr über InSCREENeX
  • News

    InSCREENeX erhält Fördermittel zur Entwicklung von Leberzellen mit gewebeähnlichen Eigenschaften

    Die InSCREENeX GmbH hat vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) den Zuschlag für eine dreijährige, projektbasierte Förderung im Rahmen des  Programms "KMU-innovativ: Biotechnologie - BioChance" erhalten. InSCREENeX wird die Mittel einsetzen, um mit Hilfe seiner CI-SCREEN(TM)- ... mehr

    InSCREENeX ernennt Henrik L. Luessen zum Chief Business Officer

    Die InSCREENeX GmbH hat Dr. Henrik L. Luessen zum Chief Business Officer ernannt. Henrik L. Luessen wird die strategische und geschäftliche Entwicklung des Start-ups unterstützen, wobei der Schwerpunkt zunächst auf der Vermarktung der beiden Kerntechnologien SCREENflex™ und CI-SCREEN™ liege ... mehr

    HZI und Ascenion bringen Ausgründung auf den Weg

    Mit der InSCREENex GmbH geht ein neues Unternehmen aus dem Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung (HZI) an den Start. Als Dienstleister entwickelt es maßgeschneiderte Zellen für die biopharmazeutische Industrie, die in der Medikamentenentwicklung sehr breit eingesetzt werden. Das Untern ... mehr

  • Firmen

    InSCREENeX GmbH

    InSCREENeX' Technologien erlauben die Generierung von individuellem Zellmaterial für alle Phasen der Medikamentenentwicklung. Die SCREENflex-Technologie ist eine Plattform zur Etablierung von stabilen Zelllinien für das Primärscreening – schnell, flexible und vorhersagbar. Die CI-SCREEN-Tec ... mehr

    InSCREENeX GmbH

    Die InSCREENeX GmbH ist ein Spin-off des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung. Der Gründer ist Dr. rer. nat. Roland Schucht. Die InSCREENeX GmbH befindet sich in modernsten Labor- und Büroräumen im Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig. mehr

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.