Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBJohanna Schanz erhält Tierschutz-Forschungspreis
In ihrer Doktorarbeit am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik IGVT der Universität Stuttgart entwickelte Johanna Elisabeth Schanz ein Lebermodell, das außerhalb des Körpers über längere Zeit lebensfähig ist und sich für Medikamententests eignet. Hierfür wurde die Wissenschaftlerin, heute tätig am Stuttgarter Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, am 26. Oktober 2009 in Berlin mit dem Forschungspreis für Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch der Bundesregierung ausgezeichnet.
Für die Entwicklung eines künstlichen vaskularisierten Lebermodells im Rahmen ihrer Doktorarbeit am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik IGVT der Universität Stuttgart wurde Dr. Johanna Elisabeth Schanz, Stellvertretende Abteilungsleiterin der Abteilung Zellsysteme des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, Stuttgart, mit dem Tierschutz-Forschungspreis der Bundesregierung ausgezeichnet. Der Staatssekretär im Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz, Gert Lindemann, überreichte ihr den mit 15 000 Euro dotierten Forschungspreis für Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch am 26. Oktober 2009 im Rahmen eines Symposiums zum 20. Geburtstag der Zentralstelle zur Erfassung und Bewertung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch (ZEBET) in Berlin.
Tierversuche sind in der präklinischen Phase bei der Zulassung von Medikamenten noch das Standardprüfinstrument. Dabei sind die dabei gewonnenen Daten häufig nicht ohne Weiteres auf den Menschen übertragbar. Es besteht daher großes Interesse an alternativen Methoden – auch um die ethischen Probleme der Tierversuche zu vermeiden. »Unsere künstlichen Organsysteme zielen darauf ab, eine Alternative für Tierversuche zu bieten«, sagt Prof. Heike Walles, Leiterin der Abteilung Zellsysteme am Fraunhofer IGB, die Johanna Schanz während ihrer Doktorarbeit betreute. »Zumal der Stoffwechsel von Mensch und Tier unterschiedlich ist. 30 Prozent aller Nebenwirkungen treten erst in klinischen Studien zutage.«
»Das Besondere an unserem Lebermodell ist ein funktionsfähiges System von Blutgefäßen innerhalb einer biologischen Trägerstruktur«, sagt Dr. Schanz. »Damit schaffen wir den Zellen eine natürliche Umgebung.« In herkömmlichen Modellen fehlt das, die Zellen werden schnell inaktiv. »Dafür bauen wir keine künstlichen Adern, sondern nutzen vorhandene – aus einem Stück Schweinedarm.« Alle Zellen vom Schwein werden entfernt, aber die Blutgefäße bleiben erhalten. Dann werden menschliche Zellen angesiedelt: Hepatozyten, die wie im Körper für den Um- und Abbau der Medikamente zuständig sind, und Endothelzellen, sie dienen als Barriere zwischen Blut und Gewebezellen. Um Blut und Kreislauf zu simulieren, stecken die Forscherinnen das Modell in einen eigens entwickelten, computergesteuerten Bioreaktor mit Schlauchpumpen. So kann die Nährlösung zu- und abgeleitet werden, wie bei Menschen über Vene und Arterie. »Bis zu drei Wochen waren die Zellen aktiv«, so Dr. Schanz. »Diese Zeit war ausreichend, um die Funktionen zu analysieren und auszuwerten. Eine längere Aktivität ist aber möglich.« Die Forscherin stellt fest: Die Zellen arbeiten ähnlich wie im Körper. Sie entgiften, bauen Medikamente ab und Proteine auf. Wichtige Voraussetzungen für Medikamententests. Denn beim Um- oder Abbau kann sich die Wirkung eines Stoffs verändern – manche Medikamente werden erst in der Leber in ihre therapeutisch aktive Form umgewandelt, bei anderen können giftige Stoffe entstehen.