Zellkultur-Fabrik en miniature
„B CUBE“-Ausgründung ebnet Weg zu innovativen Therapien
Das Forscherteam „denovoMATRIX“ am BCUBE der Technischen Universität Dresden hat eine neue Biomaterialplattform entwickelt, mit der es als zukünftiges Startup anderen Wissenschaftlern helfen will, schnell und effizient die optimalen Bedingungen für die Kultur ihrer Zellen zu identifizieren.
Dr. Richard Wetzel im Labor
denovoMATRIX
Zelltherapien sind der Therapieansatz der Zukunft. Um diese erfolgreich entwickeln zu können, erforschen Wissenschaftler Zellen und deren Verhalten außerhalb des menschlichen Körpers im Labor. Dafür werden diese noch immer häufig auf Plastikoberflächen kultiviert. Dieser Ansatz ist allerdings wenig geeignet, da Plastik den Zellen eine vollkommen andere biochemische und biomechanische Umgebung bietet als der menschliche Körper – und sie sich dadurch auch anders verhalten. Alternativ dazu kultivieren einige Forscher ihre Zellen auf Matrigel, einem Extrakt aus Rattentumorgewebe, das allerdings von Charge zu Charge unterschiedlich ist und sich zudem aufgrund des tierischen Ursprungs nicht für den anschließenden klinischen Einsatz der Zellen eignet.
Ein Forscherteam in der Arbeitsgruppe von Professor Yixin Zhang am BCUBE der Technischen Universität Dresden hat nun einen Lösungsansatz entwickelt, mit der die tatsächlichen Zellumgebungen im Körper maßgeschneidert für verschiedenste Zellen und verschiedenste Anwendungen einfach und chemisch definiert nachgebildet werden können. „Unser Ziel ist es, die Biologie des Menschen im künstlichen Systemansatz „Zellkultur“ so nahe wie möglich nachzugestalten,“ erklärt der Projektleiter Dr. Richard Wetzel den Ansatz. Dazu wird ein neu entwickeltes Biomaterial, das aus verschiedenen Zuckermolekülen (Glukosaminoglykane) und Peptiden synthetisiert wird, als Ultradünnschicht auf das Plastik des Zellkulturträgers aufgebracht, bevor die Zellen darauf kultiviert werden können. Der Trick dahinter: welche Zuckermoleküle und welche Peptidsequenzen genutzt werden, kann sehr einfach und individuell kombiniert werden. Dadurch können bis zu 96 verschiedene Kombinationen des Materials auf einmal getestet werden, um schnell und effizient herauszufinden, auf welchem Material die Zellen am besten wachsen. Diese „screenMATRIX“ wurde als erstes denovoMATRIX-Produkt entwickelt.
„Mit unseren Materialien konnten wir beispielsweise bei Nervenzellen eine 10-fach erhöhte Differenzierungsrate erreichen. Das Wachstum von neuralen Vorläuferzellen, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnen wurden, konnten wir im Vergleich zum gegenwärtigen Standard um das dreifache erhöhen,“ erläutert Dr. Wetzel die Relevanz der neuen Materialien.
Die zugrundeliegende, patentierte Technologie wurde in den vergangenen zwei Jahren im Rahmen eines EXIST Forschungstransfer-Projektes validiert und kürzlich im peer-reviewed Journal „Advanced Materials“ veröffentlicht. „Um die entwickelten Biomaterialien auch anderen Wissenschaftlern zur Verfügung zu stellen, werden wir im Sommer ein Spin-Off aus der Technischen Universität Dresden ausgründen“, so der designierte Geschäftsführer des zukünftigen Dresdner Startup, Dejan Husman. Erste Testverkäufe der screenMATRIX laufen bereits.
Originalveröffentlichung
Robert Wieduwild, Richard Wetzel, Dejan Husman, Sophie Bauer, Iman El-Sayed, Sarah Duin, Priyanka Murawala, Alvin Kuriakose Thomas, Manja Wobus, Martin Bornhäuser, and Yixin Zhang; "Coacervation-mediated Combinatorial Synthesis of Biomatrices for Stem Cell Culture and Directed Differentiation"; Advanced Materials; 2018.
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