Zellbasierte Assays.
Zellbasierte Assays.

Zell- und Gewebetechnologien

Das Innovationsfeld steht für die Entwicklung und Etablierung von humanen In-vitro-Testmodellen wie 3D-Gewebemodellen und zellbasierten 2D-Assays für die vorklinische Testung von Medikamenten, die Bestimmung von z. B. Toxizität und Allergenität von Kosmetika und Chemikalien sowie für klinische Anwendungen in der personalisierten Medizin.

Wir verfügen über jahrelange Expertise in der Entwicklung von Zelllinien, etwa für die Etablierung von Assays, die Produktion von Biologicals oder den Umgang mit (pathogenen) Mikroorganismen.

Ein Schwerpunkt liegt auf der Integration von Komponenten des angeborenen Immunsystems in mikrophysiologische Gewebe oder Reporter-Zelllinien. Dazu isolieren wir u. a. primäre Immunzellen aus klinischen Proben und verwenden Immunmediatoren und ihre Rezeptoren für das Screening von Wirkstoffen, in der Diagnostik oder in der Biosensorik.

Unsere Toolbox: Rezeptoren des angeborenen Immunsystems

Das angeborene Immunsystem ist die erste Verteidigungslinie des menschlichen Körpers gegen Krankheitsverursacher wie Bakterien und Viren. Diese Pathogene sind durch molekulare Muster (pathogen-associated molecular patterns, PAMPs) charakterisiert, auch bekannt als Pyrogene. Die PAMPs werden von spezifischen Rezeptoren (pattern recognition receptors, PRRs) bestimmter Zellen des angeborenen Immunsystems erkannt und führen damit zur Auslösung einer Immunreaktion. Die bekanntesten PRRs sind die Toll-like-Rezeptoren (TLRs).

Immunrezeptoren als Schalter der Immunantwort

Im Menschen gibt es zehn verschiedene TLRs, die durch unterschiedliche PAMPs spezifisch aktiviert werden. Beispielsweise aktivieren Lipopolysaccharide (LPS), Bestandteile der äußeren Membran gramnegativer Bakterien und wohl bekannteste PAMPs, den TLR4. Darüber hinaus spielen TLRs in vielen akuten und chronischen Erkrankungen, zum Beispiel bei der Schuppenflechte, eine Schlüsselrolle.

TLRs – spezifische Werkzeuge in Diagnostik und Wirkstoffentwicklung

Die spezifischen Bindungseigenschaften der TLRs machen sie zur idealen Toolbox, um zum Beispiel Mikroorganismen und deren Bestandteile (Pyrogene) zu identifizieren. Außerdem werden TLRs vielfach in der Diagnostik und bei Testsystemen sowie als Targets für die Suche nach neuen Medikamenten eingesetzt. Bei dieser Medikamentenentwicklung werden einerseits Substanzen erforscht, die an einem oder mehreren TLRs binden und eine Immunreaktion auslösen, sogenannte Agonisten, und andererseits Substanzen, die die Bindung an TLRs hemmen oder verhindern, sogenannte Antagonisten.

In-vitro-Wirkstoff- und Toxizitätstestung

 

Zellbasierte Assays (GLP) für Diagnostik, Qualitätskontrolle, Screening

Neben dem Einsatz im Wirkstoffscreening wurden zellbasierte Assaysysteme auch zum Nachweis von Pyrogenen entwickelt. Pyrogene sind z. B. bakterielle Überreste, die fiebrige Reaktionen bis hin zu Schockzuständen im Menschen hervorrufen. Diese eignen sich zur Untersuchung medizintechnischer Geräte und pharmazeutischer Formulierungen auf Pyrogenfreiheit und können bisherige Tests ergänzen oder ersetzen.
 

Immunrezeptoren und Wirkstoffscreening

Das angeborene Immunsystem hat großen Einfluss auf die Pathogenese oder den Verlauf von Allergien, Infektionen, Tumoren oder Autoimmunerkrankungen. Zentrale Regulatoren sind die Immunrezeptoren, die wir mithilfe von Ganzzell-Biosensoren in Assays für die Wirkstoffentwicklung einsetzen. Mit diesen Biosensoren identifizieren wir neue immunmodulatorische Moleküle – als potenzielle Wirkstoffkandidaten für die Therapie immunologischer Erkrankungen.

 

3D-Hautmodelle

Wir entwickeln dreidimensionale Hautmodelle, die neben Komponenten der menschlichen Haut auch Immunzellen und Reportersysteme für die Aktivierung von Immunsignalwegen beinhalten. Damit können angeborene Immunantworten auf eindringende Pilze und Viren untersucht und Möglichkeiten zur Modulierung der Wirtsreaktionen identifiziert werden.

 

Etablierung von Zelllinien

Mit unserer Expertise in der Etablierung neuer Zelllinien und Expressionsvektoren unterstützen wir Pharma- und Biotechnologie-Unternehmen bei der Entwicklung von zellbasierten 2D- und 3D-Assays sowie von Biologicals.

 

BioSensorik

Mithilfe eines Biosensors kann ein Analyt über ein biologisches Element detektiert und daraufhin ein physikalisches Signal generiert werden. Biosensoren eignen sich daher für den vielfältigen Einsatz, von der Biotechnologie bis zur Umweltphysik. Wir entwickeln Biosensoren für den Nachweis von mikrobiellen Bestandteilen, die unter anderem der Erkennung von Pyrogenen und der Trinkwasserkontrolle dienen.