Science
03.04.2017

Mit Zellkulturen gegen Nebenwirkungen

Im Projekt proTect suchen Forscher der FH Campus Wien neue Wege, um die Biokompatibilität von Werkstoffen und Medizinprodukten zu testen.

Durch Fortschritte in der Medizintechnik wächst die Zahl der zur Verfügung stehenden Materialien und Produkte stetig an. Bevor neue Biosensoren, Katheter oder andere medizinische Produkte eingesetzt werden dürfen, müssen die verwendeten Werkstoffe auf ihre biologische Verträglichkeit geprüft werden. Das passiert üblicherweise oft mithilfe von Tierversuchen.

An der FH Campus Wien werden in Zusammenarbeit mit dem Österreichischen Forschungsinstitut für Chemie und Technik (OFI) Methoden entwickelt, die es erlauben die Prüfung von Materialien und Chemikalien mithilfe von Zellkulturen zu bewältigen. So kann geprüft werden, ob die verwendeten Werkstoffe toxisch wirken bzw allergische Reaktionen oder Entzündungsreaktionen hervorrufen. “Das Projekt hat einen ethischen Anspruch. Ziel ist es, durch die Verwendung zellbasierter Test-Assays die Tierversuche zu reduzieren”, sagt Ines Swoboda von der FH Campus Wien.

Zum Einsatz kommen in den Labors der Forscher hauptsächlich Zellkulturen aus menschlichen Epithel-, Bindegewebs- oder Immunzellen. Es könnten aber auch Knochenzellen oder Zellen anderer Gewebe für bestimmte Tests herangezogen werden. Die Zellkulturen werden im Labor mit Extrakten aus den zu prüfenden Substanzen in Kontakt gebracht. Dann werden bereits etablierte toxikologische und immunlogische Tests eingesetzt, um mögliche negative Reaktionen zu ermitteln.

Zusätzlich wird ein neuartiges Verfahren eingesetzt, das mittels sogenannter Proteinexpressionsprofile prüft, ob es zu einer Entzündungsreaktion kommt. Welchen Proteinmix die Zellen erzeugen, kann über Massenspektrometrie ermittelt werden. “Auch auf RNA-Ebene wollen wir künftig Vergleichsdaten zur Proteinexpression erheben”, sagt Swoboda.

Lücken füllen

Derzeit erforschen die proTect-Wissenschaftler, welche Zellarten sich für welche Testszenarien eignen und wie verschiedene Substanzen am besten in den Versuchsaufbau eingebracht werden können. Auch die Entwicklung verschiedener spezifischer Tests wird vorangetrieben. “Einen Test für alle Materialien wird es leider nicht geben”, sagt Swoboda. Auf welche Substanzen sich die Forscher konzentrieren, hängt auch von den Industriepartnern ab. “Wir haben bereits Firmenkontakte, davon hängt auch ab, wohin unser Projekt sich entwickelt. Die Unternehmen haben verschiedene Anforderungen, je nachdem, welche Materialien sie testen wollen”, sagt Swoboda.

Das Projekt ist auf fünf Jahre angelegt. Zur Umsetzung wurde bereits neues Gerät angeschafft, ein automatisiertes High Content Lebendzell-Mikroskop, das toxikologische Tests in großem Maßstab erlaubt. Erste Versuche für die spektrometrische Analyse der Proteinexpressionsmuster sind bereits im Gang. Derzeit wird untersucht, ob die Lösungsmittel, die hier für das Extrahieren einiger Substanzen zum Einsatz kommen, selbst biologisch verträglich sind. Danach können erste Extrakte mit dem Verfahren an den Zellkulturen getestet werden.

Durch Versuche mit unterschiedlichen Substanzen kann der Katalog bereits bekannter Proteinexpressionsmuster, die auf eine negative Reaktion der Zellen hinweisen, ausgebaut werden, wodurch die Analysemethode weiter verbessert wird. “Wir füllen so nach und nach die Lücken im Katalog der Verknüpfungen zwischen Problemen in der Zelle und den Profilen. Durch Negativkontrollen können wir die Ergebnisse prüfen”, sagt Swoboda. Mit diesen Markern soll es in Zukunft einfacher werden, bereits im Voraus festzustellen, ob ein Material eine Entzündung oder eine Allergie auslösen könnte.

Dieser Artikel ist im Rahmen einer Kooperation zwischen futurezone und FH Campus Wien entstanden.