Unsere Gruppe hat sich zum Ziel gesetzt, neuartige Modelle zu entwickeln, welche die Komplexität von Zellen und sogar Organen eines Menschen in der Zellkulturschale immitieren. Hierfür nutzen wir die iPS-Zell Technologie (Siehe IPSZ-Link), welche es uns erlaubt, spezifisch Zellen, Gewebe und Organe zu generieren.
Unsere Projekte beschäftigen sich mit der Nutzung dieser Stammzellderivate als Krankheitsmodell, für Studien der Embryologie, aber auch für Toxitiätsstudien neuer Medikamente. In Kooperation mit dem Fraunhofer Institut IGB Stuttgart entwickeln wir deshalb innovative „Organ-on-a-Chip- Modelle“, welche es uns erlauben Zellen und Organsysteme unter physiologischen Bedingungen und mit relevanten Zellinteraktion zu studieren. Zukünftig möchten wir den Begriff der „Integrated Culture“ prägen, welches abgeleitet aus der Halbleitertechnik, eine Kombination von verschiedenen Kultursystemen und Zellarten darstellt. Ein Beispiel hierfür ist der für uns etablierte „Retina-on-a-Chip“
Eine der spannendsten Entwicklungen der Biomedizin des letztens Jahrzehnts ist die Erfindung von mikrofluidischen „Organ-on-a-chip“ Modellen. Im Klartext handelt sich dabei um miniaturisierte Zellkultursysteme, welche über kleinste Flüssigkeitsmengen konstant versorgt werden können. Der Vorteil dieser Systeme ist die Möglichkeit physiologische Aspekte wie Extrazellularmatrizen (über Hydrogele), mechanische Komponenten (wie z.B. Scherkräfte) oder die Interaktion verschiedener Zelltypen und Organsystem in die Zellkultur zu integrieren.
Mit der Entwicklung eines „Retina-on-a-chip“ System haben wir dieses Konzept auf die menschliche Retina und die Retina Organoide übertragen. Aufgrund der kulturtechnischen Gegebenheiten der Retinalen Organoide, vermissen diese eine physiologisch äußerst wichtige Interaktion: die von den lichtsensitiven Fotorezeptoren und von retinalen Pigmentepithel (RPE). Uns ist es gelungen diese Interaktion in einem Chip-System zu reproduzieren, um somit unser Modell um eine physiologische Komponente zu erweitern. Das Retina-On-A-Chip- Modell wird derzeit genutzt um Krankheitsmodelle zu generieren und Toxizitätsscreenings von Medikamenten durchzuführen. Für die Zukunft planen wir weitere Komponenten der menschlichen Retina in den Chip zu integrieren, mit dem Ziel eine vollständig physiologische Retina in der Kulturschale zu entwickeln.
