Reproduzierbare Cellsysteme für die Wirkstoffforschung

In der Biotech- und Pharmaindustrie werden sich in Zukunft Hochdurchsatz-Screening-Verfahren an biologischen Testsystemen als Schlüsseltechnologie in folgenden Anwendungsgebieten stärker etablieren: Wirkstofffindung („drug discovery“), toxikologische Untersuchungen und Sicherheitstests als Ersatz für Tierversuche. Die Aussagekraft dieser Screenings hängt dabei direkt von der Funktionalität der verwendeten biologischen Systeme ab. Bisher werden für solche Untersuchungen vor allem 2D-Zellassays eingesetzt, bei denen die Zellen als Monolayer auf einem Substrat kultiviert werden. Solche einfachen Systeme können zwar Informationen z. B. zur Zellvitalität oder Morphologie liefern, sind aber nicht in der Lage, die komplexen Funktionszusammenhänge in biologischen Geweben nachzubilden. Essentiell für die korrekte biologische Funktion ist eine komplexe hierarchische Mikroarchitektur, welche durch das Zusammenwirken von verschiedenen Zelltypen, der extrazellulären Matrix (ECM) und Gradienten von Wachstumsfaktoren entsteht. Um diese Komplexität auch in den biologischen Screening-Verfahren abbilden zu können, wächst der Bedarf an funktionaleren biologischen Testsystemen. Hierzu zählen Zellarrays, bei denen einzelne Zellen gezielt positioniert, unterschiedliche Zelltypen miteinander kombiniert und mit Hilfe von ECM-Komponenten strukturiert werden, Lab-On-Chip-Systeme, zelluläre 3D-Strukturen sowie hochkomplexe Gewebeersatzmaterialien.