Reporterhaut-Modelle zur Untersuchung von Zellstressantworten

Wir bieten ein Portfolio an patentierten Reporterhaut-Modellen (EP 2 041 172) zum Nachweis von Zellstressantworten wie Inflammation, Sensibilisierung oder ER-Stress – das heißt Stress, der durch eine fehlerhafte Proteinfaltung im endoplasmatischen Retikulum (ER) ausgelöst wird. 

Diese in-vivo-nahen rekonstituierten Epidermis- und Vollhautmodelle mit intakter Hautbarriere basieren auf immortalisierten primären Keratinozyten, deren Einsatz eine hohe spenderunabhängige Reproduzierbarkeit garantiert. Die Aktivierung eines spezifischen zellulären Stresssignalwegs in diesen immortalisierten primären Keratinozyten kann über ein Reporter-Protein, das stabil über ein Reporter-Konstrukt in das Genom integriert wurde, schnell und einfach ausgelesen werden. So können gezielt sowohl hautschädigende als auch -regenerierende bzw. -schützende Substanzwirkungen identifiziert und bewertet werden: 

Reporterhaut-Modelle zum Nachweis von anti-/inflammatorischen Wirkungen

sind rekonstruierte Epidermis- und Vollhautmodelle basierend auf NF-kB-Reporter-Keratinozyten zur Bewertung des entzündungsauslösenden bzw. -hemmendes Potenzials von Substanzen über die Aktivierung des NF-kB Signalwegs.

Der Transkriptionsfaktor NF-kB induziert als zentraler Vermittler von Entzündungsreaktionen die Expression verschiedener entzündungsfördernder Gene und ist an der Regulierung von Inflammasomen beteiligt [KC1] .

Reporterhaut-Modelle zum Nachweis von sensibilisierenden und anti-/oxidativen Wirkungen

sind rekonstruierte Epidermis- und Vollhautmodelle basierend auf Nrf2-Reporter-Keratinozyten zur Bewertung des sensibilisierenden / oxidativen stressauslösenden Potenzials von Substanzen über die Aktivierung des Nrf2-Signalwegs.

Der Transkriptionsfaktor NRf2 spielt eine entscheidende Rolle als Hauptregulator bei der Aufrechterhaltung des zellulären Redox-Gleichgewichts in der adaptiven Reaktion auf oxidativen Stress, was zu einer Sensibilisierung gegenüber der stressauslösenden Substanz führen kann [He F, Ru X, Wen T. NRF2, a Transcription Factor for Stress Response and Beyond. Int J Mol Sci. 2020 Jul 6;21(13):4777. doi: 10.3390/ijms21134777] .

Reporterhaut-Modelle zum Nachweis von ER-Stress auslösenden Wirkungen

sind rekonstruierte Epidermis- und Vollhautmodelle, basierend auf Stresssensor-Keratinozyten zur Bewertung des ER-Stress auslösenden Potenzials von Substanzen über Aktivierung spezifischer Transkriptionsfaktoren, die maßgeblich am Zellstress beteiligt sind. ER-Stress entsteht durch die Ansammlung fehlerhaft gefalteter Proteine im endoplasmatischen Retikulum (ER) [Brooke M. Gardner, David Pincus, Katja Gotthardt, Ciara M. Gallagher and Peter Walter (2013) Endoplasmic Reticulum Stress Sensing in the Unfolded Protein Response, Perspectives in Biology, doi: 10.1101/cshperspect.a013169].

Herausforderung: Nachweis der Unbedenklichkeit von Kosmetika und Chemikalien

Um die Verbrauchersicherheit von neuen chemischen Stoffen – als Inhaltsstoff von Kosmetika, Reinigungsmitteln, Kleidung, Bioziden, Pflanzenschutzmitteln oder als Industriechemikalie – zu garantieren, muss ihre Unbedenklichkeit für den Menschen vor einer Marktzulassung nachgewiesen werden. In-vitro-Gewebemodelle, beispielsweise der Haut, eignen sich hierbei hervorragend, um Tierversuche zu ersetzen.

Unsere Entwicklung: 3D-Hautmodell mit Barrierefunktion

Mit unserer jahrzehntelangen Erfahrung in der Entwicklung und gezielten genetischen Modifikation humaner Zelllinien, der Etablierung humaner rekonstituierter 3-D-Hautmodelle und der Einhaltung höchster Qualitätsstandards, etablieren wir spezifische Reporterhaut-Modelle, die für verlässliche Testungen von Substanzen geeignet sind. Unsere Reporter-Keratinozyten bilden in vitro eine mehrschichtige Epidermis mit vollwertiger physiologischer Hautbarriere-Funktion und zeigen eine einzigartige Übereinstimmung charakteristischer Differenzierungsmarker der Modelle mit nativer humaner Haut.

Alleinstellungsmerkmal: Präzise Ergebnisse am lebenden Gewebe

Reporterhaut-Modelle eignen sich, um sofort und am lebenden Gewebe präzise Ergebnisse bei der Testung unterschiedlicher Substanzen zu erhalten. Über genetische Modifikation der Hautzellen können wir mit unterschiedlichen Reporterhaut-Modellen zwischen den wichtigsten Zellstressantworten wie Inflammation, Sensibilisierung bzw. oxidativem Stress oder ER-Stress unterscheiden.

Ob ein chemischer Stoff menschliche Hautzellen schädigt, wird mittels eines ins Kulturmedium sekretierten Reporter-Proteins, welches über die jeweilige zelluläre Signalkaskade aktiviert wurde, sichtbar gemacht und kann so schnell und einfach und quantitativ ausgelesen werden. Hierzu ist die Entnahme einiger Mikroliter des Kultivierungsmedium und die Zugabe eines geeigneten Substrates ausreichend. 

Weitere Vorteile unserer patentierten Reporterhaut-Modelle

• Sie sind durch die Anwendung immortalisierte primäre Zellen spenderunabhängig reproduzierbar und stehen jederzeit bereit,
• erlauben eine Untersuchung und ein Vergleich von Substanzen in systemischer und topischer Applikation,
• erlauben aufgrund eines ins Kulturmedium sekretierten Reporter-Proteins eine mehrfache Probenahme und eignen sich so zu Untersuchungen des zeitlichen Verlaufs der Signalwegaktivierung,
• ermöglichen realistischere Expositionsszenarien, da die zu testende Substanz direkt auf die Hautbarriere aufgegeben werden kann, womit auch die Testung wasserunlöslicher, viskoser oder (halb-)fester Substanzen und die Bewertung von Mischungen von Substanzen mit unterschiedlichen Hautpenetrationseigenschaften möglich wird,
• ermöglichen zeitgleich in demselben Modell, das Hautstresspotenzial über die Aktivierung verschiedener zellulärer Stresssignalwege, die Zytotoxizität und die Hautpenetration einer Substanz zu untersuchen,
• sind ohne Medienzusätze tierischen Ursprungs kultivierbar, und
• erlauben Untersuchungen mit wiederholter Substanzapplikation.