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Knochen im Kleinformat

29/2018, 27.09.2018

Die „Organ auf dem Chip“-Technik erlaubt es, Krankheiten zu erforschen, potenziell giftige Substanzen zu testen und Tierversuche einzusparen

Knochen bilden nicht nur das Gerüst unseres Körpers. Sie sind zugleich lebendiges und lebenswichtiges Gewebe. Im Knochenmark wird das Blut gebildet, Krankheiten des Knochens wie die Osteoporose können Beweglichkeit und Lebensqualität erheblich einschränken. Forscherinnen und Forscher am Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) entwickeln nun einen „Knochen auf dem Chip“. Das Modell enthält die wichtigsten Zelltypen des Knochens, die in einer Nachbildung im Kleinstmaßstab kultiviert werden. „Mit dem ,Knochen auf dem Chip‘ lässt sich der Einfluss potenziell giftiger Substanzen auf das Knochengewebe erforschen“, sagt Professor Dr. Dr. Andreas Hensel, Präsident des BfR. „Zudem ist die Methode ein zukunftsweisender Ansatz, um Tierversuche einzusparen.“ Das Forschungsteam des zum BfR gehörenden Deutschen Zentrums zum Schutz von Versuchstieren (Bf3R) ist Teil von „EUROoC“, einem vor kurzem gegründeten europäischen Forscher-Netzwerk, das jungen wissenschaftlichen Nachwuchs ausbildet und Organ-Chips weiterentwickelt.

Knochen, Lunge, Leber, Gehirn, Darm, Nieren, Haut - so gut wie jedes Körperteil lässt sich auf Chipgröße nachbilden. Dass die Miniorgane Mikrochips ähneln, ist kein Zufall. Die „Organ auf dem Chip“-Technik profitiert von Genauigkeit und Miniaturisierung der Halbleiterfertigung, die sie für ihre Zwecke nutzbar macht.

Organ-Chips enthalten menschliches Gewebe oder Organbausteine. Anders als in der klassischen Zellkultur erlaubt die  „Organ auf dem Chip“-Technik, komplexe Modelle zu erstellen, in denen das natürliche Umfeld und die zelluläre Zusammensetzung von Organen nachgeahmt wird. Forscher hoffen, mit der Technik Tierversuche zu ersetzen, neue Einblicke in das Entstehen von Krankheiten zu bekommen und Behandlungen kostengünstiger, sicherer und schneller zu entwickeln.

Das Entwickeln und Anwenden von Organ-Chips erfordert die Zusammenarbeit verschiedener Fachgebiete, von Biologie und Medizin bis hin zu den Ingenieurwissenschaften und der Physik. Dies verlangt nicht nur fachübergreifenden Austausch, sondern auch eine breit gefächerte Ausbildung des wissenschaftlichen Nachwuchses. Diese Herausforderung war ein Grund dafür, das EUROoC-Netzwerk ins Leben zu rufen. Es wird von der EU im Marie Sklodowska-Curie Innovative Training Network-Programm (MSCA-ITN) gefördert. Im EUROoC-Zusammenschluss bündeln Spezialisten aus unterschiedlichen Disziplinen ihre Kräfte über Länder- und Branchengrenzen hinweg. Neben den elf Hauptvertragspartnern, davon neun aus dem akademischen Sektor, ein mittelständisches Unternehmen sowie eine Bundesbehörde, sind weitere zehn Partnerorganisationen eingebunden, hiervon drei akademische Einrichtungen, fünf aus dem industriellen Sektor sowie zwei weitere Behörden. Das MSCA-ITN-Programm verfügt über hohe wissenschaftliche Exzellenz. Für die Ausschreibung im Januar 2018 bewarben sich mehr als1400 Projektgruppen, die Förderquote lag unter zehn Prozent.

Über das Bf3R

Das Deutsche Zentrum zum Schutz von Versuchstieren (Bf3R) wurde im Jahr 2015 gegründet und ist integraler Bestandteil des Bundesinstituts für Risikobewertung (BfR). Es koordiniert bundesweit alle Aktivitäten mit den Zielen, Tierversuche auf das unerlässliche Maß zu beschränken und Versuchstieren den bestmöglichen Schutz zu gewährleisten. Darüber hinaus sollen weltweit Forschungsaktivitäten angeregt und der wissenschaftliche Dialog gefördert werden.

Über das BfR

Das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) ist eine wissenschaftlich unabhängige Einrichtung im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL). Es berät die Bundesregierung und die Bundesländer zu Fragen der Lebensmittel-, Chemikalien- und Produktsicherheit. Das BfR betreibt eigene Forschung zu Themen, die in engem Zusammenhang mit seinen Bewertungsaufgaben stehen.

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