WAT-on-a-chip - Entwicklung eines mikrofluidischen, mikrophysiologischen in vitro Fettgewebe-Modelles zur Hochdurchsatz-Arzneimittelentwicklung basierend auf aus hiPS-Zellen differenzierten Adipozyten.

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Loskill
• Fachliche Zuordnung: Medizinische Physik, Biomedizinische Technik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257256526

Die Entdeckung und Entwicklung neuer Arzneimittel wird durch eine hohe Ausfallrate, speziell in klinischen Studien, signifikant behindert. Ein Grund dafür ist die Notwendigkeit von Tiermodellen und unphysiologischen Bedingungen, die während der vorhergehenden Risiko- und Effizienz-Tests angewendet werden. Ein fundamentales Problem dabei ist, dass Tiermodelle die Biologie des Menschen nicht adäquat repräsentieren können und darüber hinaus nur eingeschränkt in der Lage sind Human-Krankheiten darzustellen. Die Entdeckung patientenspezifischer menschlicher induzierter pluripotenter Stammzellen (engl. induced pluripotent stem cells, iPSCs) hat es ermöglicht, krankheitsspezifische in vitro Modellsysteme von Geweben und Organen herzustellen, die für Hochdurchsatz-Auswahlprüfverfahren von Arzneimitteln sowie für patientenspezifische Medizin verwendet werden können. Das grundlegende Ziel dieses Projektes ist es, ein Fettgewebe-Modell auf einem Chip herzustellen. Fettgewebe, im speziellen weißes adipöses Gewebe (WAT), wurde als Modellsystem gewählt, da es auf unterschiedliche Art und Weise eine wichtige Rolle für die Wirksamkeit von Arzneimitteln spielen kann: Dazu gehören u. a. Speicherung von Arzneimittelkomponenten, Nebenwirkungen von Arzneimitteln und direkte Medikamentation von mit Fettgewebe assoziierten Erkrankungen. Das WAT-on-a-chip-System soll auf einer mikrofluidischen Plattform basieren, welche die Dimensionen und zelluläre Struktur der kleinsten funktionellen Einheit von menschlichem adipösem Gewebe nachbildet. Die mikrofluidische Plattform erlaubt eine präzise Kontrolle über die Perfusion mit Nährmedium durch kontinuierlichen Fluss. Dadurch wird eine zielgerichtete Belieferung mit beliebigen löslichen Arzneimitteln zum adipösen Gewebe ermöglicht. Daneben soll das System eine kontinuierliche Überwachung, Probennahme und Untersuchung des Gewebes möglich machen. Nebenziele des Projektes beinhalten (i) die Integration eines Glucosesensors in die Plattform zur in situ Überwachung der Glucosekonzentration, die Aussagen über die Funktionalität und den Effekt von Arzneimitteln zulässt, und (ii) die Differenzierung von menschlichen IPSCs zu Adipozyten innerhalb des entwickelten Systems. Die endgültige Plattform soll vielseitig nutzbar sein und wird sowohl für grundlagenwissenschaftliche Fragestellungen als auch für Hochdurchsatz-Auswahlprüfverfahren von Arzneimitteln anwendbar sein.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Kevin Edward Healy