Entwicklung eines neuartigen in vitro 3D-Modells für den gesunden und erkrankten Glomerulus zur Anwendung in der Wirkstofftestung und für die Aufklärung von Erkrankungsmechanismen

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Gelinsky
• Fachliche Zuordnung: Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445679257

Die Niere spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Homöostase im Körper, indem sie Wasser, Elektrolyte und das Säure-Basen-Gleichgewicht reguliert. Neben der Ausschüttung verschiedener Hormone spielt sie auch eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Produktion roter Blutkörperchen und des Blutdrucks. Für das Verständnis von Nierenerkrankungen und für die Testung neuer Wirkstoffe wäre es hilfreich, funktionelle In-vitro-Modelle der verschiedenen Einheiten des Organs zu Verfügung haben. Während in den letzten Jahren eine Reihe von Modellen für den proximalen Tubulus vorgeschlagen wurden, existieren nur wenige Modelle für den Glomerulus - den Teil der Niere, in dem der Primärharn gebildet wird. Hauptproblem ist hierbei, den relativ hohen Innendruck der Kapillaren nachzuahmen, der für die Filtrationsprozesse relevant ist.In diesem deutsch-indischen Projekt wollen wir modernste additive Fertigungstechnologien wie das Melt-Electrowriting einsetzen, um Faserröhrchen herzustellen, die dem physiologischen Druck standhalten können. Die Röhrchen werden mit Bestandteilen der extrazellulären Matrix (ECM) des Glomerulus wie Kollagenen und Laminin sowie mit dezellularisierter ECM aus tierischen Nierenglomeruli beschichtet. Nach dem Besiedeln der Röhrchen mit gewebespezifischen Endothelzellen (im Lumen) und Podozyten (auf der äußeren Oberfläche) werden die Strukturen in speziell-designte Perfusionsbioreaktoren integriert, die eine getrennte Perfusion sowohl des inneren (Röhrchenlumen) als auch des äußeren Raums ermöglichen. Abschließend werden Funktion und Relevanz des Modells anhand der Zugabe bekannter Medikamente überprüft.In diesem Verbundprojekt wird das Know-how beider Antragsteller in den Bereichen Biomaterialien, Tissue Engineering und additive Fertigung (Michael Gelinsky, TU Dresden) sowie bezüglich der Extraktion von ECM aus dezellularisierten Geweben und auf dem Gebiet der Entwicklung und Herstellung von maßgeschneiderten Bioreaktorsystemen (Falguni Pati, IIT Hyderabad) kombiniert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Indien
• Partnerorganisation: Department of Biotechnology (DBT) ; Ministry of Science and Technology
• Kooperationspartner: Professor Dr. Falguni Pati