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Definition Was versteht man unter der Organ-on-Chip-Technologie?

Von Ilan_r_r 2 min Lesedauer

Organ-on-a-Chip (OoC) ist eine der neuesten Technologien in der Medikamentenentwicklung. Durch OoC können Miniaturmodelle menschlicher Organe auf einem Träger in Chip-Größe gezüchtet werden. Optimal für Toxikologen und die Wirkstoffentwicklung.

Organ-on-Chip-Technologie: Neue Methodik in der Medikamentenforschung und Entwicklung.(Bild: scyther5, Getty Images via Canva.com)
Organ-on-Chip-Technologie: Neue Methodik in der Medikamentenforschung und Entwicklung.
(Bild: scyther5, Getty Images via Canva.com)

Die Digitalisierung im Gesundheitswesen erfasst selbstverständlich auch die Forschung. Statt wie bisher in 2D-Zellkulturen die unterschiedlichen Wirkstoffe zu testen, setzen Forscher auf die moderne Organ-on-a-Chip-Technologie. Mittels Mikrofertigungstechnologie werden lebende Zellen auf Träger aufgebracht, welche herangezüchtet werden, um Struktur und Funktionsumfang eines Organs zu imitieren. Der Chip kann dabei so ausgestaltet sein, dass dieser mikrofluidische Kanäle enthält, sodass die Zellen beziehungsweise das Organ-Modell mit Blut, Nährstoffen oder Sauerstoff versorgt werden kann. Hierzu werden zudem unterschiedliche Zell-Typen miteinander kombiniert, um ein möglichst realistisches und funktionales Modell zu erstellen.

Vorteile der neuen Technologie im Überblick

In der bisherigen Wirkstoffforschung wurde in der Regel mit einfachen Zellkulturen in Petrischalen gearbeitet. Die Wirkstoffe konnten somit nur auf eine Weise in die Zellkultur eingebracht werden. Mit dem OoC-System können Forscher allerdings die Wirkstoffe über die normalen Zuleitungsbahnen in die Miniatur-Organe einbringen und unter anderem mit unterschiedlichen Konzentrationen von Wirkstoffen arbeiten. So lassen sich Auswirkungen von Stoffen nicht nur auf einzelne Zellen, sondern auch die gesamte Organ-Landschaft modellieren.

Automatisierungen bieten höchste Reproduzierbarkeit[

Ein großer Vorteil der neuen OoC-Technologie ist deren einfache Automatisierung bei der Überwachung und der automatisierten Zellanalyse. So können in großen Chargen die unterschiedlichen Medikamente und auch die verschiedenen toxikologischen Untersuchungen an einer großen Reihe an Mini-Organen getestet werden. Dies ermöglicht große Studien mit hoher Durchsatzraten, was auf Dauer zu einer verbesserten und schnelleren Entwicklung neuer Medikamente führen wird.

Die Zukunft der OoC-Entwicklung

Aktuell geht man davon aus, dass die Organ-on-a-Chip-Technologie in Zukunft noch deutlich komplexer werden wird. Forscher gehen davon aus, dass in Zukunft die verschiedenen Mini-Organe miteinander verbunden werden können. So lassen sich reproduzierbare In-vitro-Testsysteme entwickeln, in denen die verschiedenen Medikamente und Wirkstoffe effektiver als bisher getestet werden können. Dies wird nicht nur zu einer Verringerung der Tierversuche führen, sondern auch die Geschwindigkeit der Wirkstoffentwicklung deutlich verbessern. Wenn Forscher bereits in frühen Stadien der Entwicklung verschiedene Wirkstoffe ausschließen können, lässt sich die Forschung deutlich fokussierter betreiben. Zudem gehen Forscher davon aus, dass in Zukunft auch die Stammzellen einzelner Patienten für die OoC-Technologie eingesetzt werden können, um individuelle medizinische Entwicklungen zu forcieren. So können Medikamente gezielt für einzelne Patienten entwickelt oder optimiert werden.

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