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Künstliche Lunge im Würfelzucker-Format

Therapeutika gegen Lungenkrebs: Biologisches 3D-Testsystem statt Tierversuche
Künstliche Lunge im Würfelzucker-Format

Wie gut wirkt ein Medikament gegen Lungenkrebs? Bisher ließ sich diese Frage nur mit Tierversuchen beantworten. Ein dreidimensionales Lungenmodell soll nun genauere Resultate erzielen und Tierversuche langfristig vermindern oder gar ersetzen.

Die Diagnose Lungenkrebs ist ernst. Den Patienten bleibt nur noch die Hoffnung auf eine Chemotherapie. Doch ob sie helfen wird, kann niemand genau vorhersagen: Zum einen wirken die Medikamente nicht bei jedem Patienten gleich gut. Zum anderen sind die Systeme, mit denen Pharmakonzerne die Therapeutika testen, nicht optimal. „Zwar sind Tiere die besten Modelle, die wir zurzeit haben: Dennoch versagen beim Menschen 75 Prozent der Medikamente, die im Tierversuch positiv getestet wurden“, erklärt Prof. Heike Walles. Sie leitet die Würzburger Projektgruppe „Regenerative Technologien für die Onkologie“ des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB.

Künftig sollen die Tests bessere Ergebnisse bringen: „Wir haben ein neuartiges dreidimensionales Testsystem entwickelt, über das wir die Situation im menschlichen Körper sehr gut nachstellen können – und mit dem wir Tierversuche künftig ersetzen wollen“, erläutert Walles. Im Prinzip bauen die Forscher menschliche Lungen im Miniformat nach – mit 1 cm * 1 cm * 0,5 cm sind sie nicht größer als ein Zuckerstückchen.
Gleichzeitig simulieren die Kollegen am Lehrstuhl für Bioinformatik der Universität Würzburg die Therapie für die jeweiligen Patientengruppen auf dem Computer. Denn tragen die Patienten genetische Veränderungen in sich, sprechen Therapien oft nicht wie gewünscht an. Durch den Vergleich der theoretischen Modelle mit den biologischen können beide Forschergruppen ihre Voraussagen optimieren.
Das biologische Testystem basiert auf menschlichen Lungentumor-Zellen. Diese wachsen auf einem Gerüst aus Bindegewebe. So entsteht eine künstlichen Lunge. Ein Bioreaktor lässt diese atmen und pumpt Nährmedium durch die Blutgefäße – ganz so, wie der Körper das natürliche Organ mit Blut versorgt.
Das Lungengewebe konnten die Wissenschaftler bereits erfolgreich aufbauen. „Therapien, die in der Klinik zu Resistenzen führen, tun dies auch in unserem Modell“, erläutert Walles. Ziel der Forscher ist es jetzt, mit ihrer künstlichen Lunge neue Therapeutika auszutesten. Langfristig ist es sogar denkbar, für jeden Patienten ein eigenes Lungenmodell zu erstellen: Dann ließe sich genau vorhersagen, welche Therapien bei eben diesem Patienten ansprechen und welche nicht. Die menschlichen Lungenzellen, die dafür nötig sind, erhält man über die Biopsie, mit der die Ärzte den Tumor untersuchen.
Auf der Messe BIO präsentieren die Forscher vom 23. bis 26. Juni in San Diego, USA, im German Pavilion das neue Modell an Stand 4513–03.
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