Verbund

Stabil-Ice

Beim Einsatz von humanen Zellen, z. B. für die Medikamententestung, gibt es aktuell verschiedene Engpässe. So sind menschliche Nerven-, Herz- oder Leberzellen nicht leicht zu erhalten, zu vermehren oder zu konservieren. Dies bedingt, dass für Tests und Experimente oft Zellmaterial von unterschiedlichen Patienten herangezogen wird. Dadurch wird jedoch die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse erschwert und damit ihre Aussagekraft gemindert.
Das Vorhabenziel des Stabil-Ice Verbundes ist die Umgehung dieser Engpässe am Beispiel neuronaler Zellen. Dazu sollen zunächst (patienten)spezifische induzierte pluripotente Stammzellen hergestellt werden, die sich beliebig vermehren lassen. Aus diesen Zellen können im Anschluss z. B. Nervenzellen gleichbleibender Qualität abgeleitet werden. Des Weiteren werden diese Zellen auf einem Chip (Einwegartikel) angesiedelt, der sowohl für die Generierung, Kultivierung, Reifung und auch für die eiskristallfreie Lagerung bei tiefkalten Temperaturen (Kryokonservierung) dieser Zellsysteme geeignet ist. Dadurch wird das aktuell noch erforderliche Ablösen der auf Oberflächen angewachsenen Zellen vor einer Kryokonservierung obsolet. Zudem kann das zeitaufwändige erneute Aussäen und die darauf folgende Anwachs- und Kultivierungsphase der aufgetauten Zellen umgangen werden. Somit ermöglicht der Stabil-Ice Einwegartikel die Lagerung funktionaler, festgewachsener, neuronaler Zellen, die innerhalb von Stunden einsatzbereit sind. Dadurch können Medikamentenentwicklung medizinische Forschung oder Screening-Anwendungen zeit- und kosteneffizienter und in reproduzierbarer Qualität durchgeführt werden.
Im Verbund „Stabil-Ice“ arbeiten zwei Arbeitsgruppen des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik (IBMT) und der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg an der Lösung dieser Aufgabe. Am Ende des Vorhabens wird der Prototyp eines Einweg-Biochips stehen, der in standardisierter Art und Weise Forschungen mit humanen Zellen gleichbleibender Qualität ermöglicht. Durch die Bereitstellung von beliebig großen Mengen einheitlichen, standardisierten Zellmaterials kann ein Engpass in der Arzneimittelentwicklung behoben werden.

Teilprojekte

Einwegartikel zur Kryokonservierung und für Hochdurchsatzuntersuchungen

Förderkennzeichen: 01EK1609A
Gesamte Fördersumme: 700.000 EUR
Förderzeitraum: 2016 - 2019
Projektleitung: Dr. Ina Meiser
Adresse: Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik (IBMT)
Joseph-von-Fraunhofer-Weg 1
66280 Sulzbach

Einwegartikel zur Kryokonservierung und für Hochdurchsatzuntersuchungen

Das Vorhaben beschäftigt sich mit der Entwicklung eines neuartigen Einwegartikels für Arbeitsabläufe mit neuronalen (Vorläufer-) Zellen im Rahmen der Forschung an degenerativen Erkrankungen, wie zum Beispiel Parkinson. Dieser Stabil-Ice Einwegartikel wird sowohl für die Generierung, Kultivierung, Reifung wie auch für die eiskristallfreie Lagerung bei tiefkalten Temperaturen (Kryokonservierung) dieser Zellsysteme entworfen. Dadurch wird das standardmäßige Ablösen der adhärent wachsenden Zellen durch enzymatischen Verdau vor einer Kryokonservierung obsolet und zudem kann das zeitaufwändige erneute Aussäen und die darauf folgende Anwachs- und Kultivierungphase aufgetauter Zellen umgangen werden. Der Stabil-Ice Einwegartikel ermöglicht die Lagerung funktionaler, adhärenter, neuronaler (Vorläufer-) Zellen. Diese sind nach dem Auftauen innerhalb von Stunden einsatzbereit für die Medikamentenentwicklung, medizinische Forschung oder Screeninganwendung im Hinblick auf neurodegenerative Erkrankungen.

Zellbasierte Arbeitsschritte

Förderkennzeichen: 01EK1609B
Gesamte Fördersumme: 254.726 EUR
Förderzeitraum: 2016 - 2019
Projektleitung: Dr. Beate Winner
Adresse: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Interdisziplinäres Zentrum für Klinische Forschung (IZKF)
Maximiliansplatz 2
91054 Erlangen

Zellbasierte Arbeitsschritte

Das Ziel dieses Teilprojekts ist es, die zeitlichen Restriktionen bei der Aufbewahrung von humanen Stammzellkulturen und ihren Derivaten durch Kühltechniken zu überwinden. Gut charakterisierte humane induzierte pluripotente Stammzellen (hiPSC), sowie von diesen Zellen abgeleitete neurale Vorläuferzellen (smNPC) und Neurone von Parkinson Patienten und Kontrollen werden generiert, um diese vor und nach spezifischen Kühlverfahren (Vitrifikation) zu testen. Zu diesem Zweck werden die Protokolle für die neurale Differenzierung entsprechend optimiert und für die Vitrifikation validiert. Im nächsten Schritt werden diese neuralen Zellen vor und nach Vitrifikation für die Modellierung neurodegenerativer Erkrankungen getestet.