Adipositas-on-Chip – innovatives Modellsystem zur Erforschung von Fettleibigkeit
Adipositas geht oftmals einher mit Erkrankungen wie Diabetes. Speziell das weisse Fettgewebe spielt bei der Entstehung der Stoffwechselerkrankung eine zentrale Rolle. Forschende des Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Instituts (NMI) in Reutlingen entwickelten nun ein innovatives Mix & Match Organ-on-Chip-Modell. Neue Forschungsergebnisse zeigen, wie sich mit dem Chip verschiedenste Aspekte der Adipositas-Erkrankung individuell simulieren lassen – ganze ohne Tierversuche.
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Neben Diabetes mellitus Typ 2, Herz-Kreislauf- und neurologischen Erkrankungen begünstigt eine Adipositas noch mindestens 13 verschiedene Krebsarten. Die Folgen von Adipositas können also gravierend sein und sind deshalb ein nicht nur aktuelles, sondern auch sehr wichtiges Forschungsgebiet.
Ein Blick ins Fettgewebe
Fettgewebe lässt sich in verschiedene Typen unterteilen, weisses, braun/beiges und rosa Fettgewebe. Neben der Farbe unterscheiden sich die Gewebearten durch ihre einzigartige Zellzusammensetzung und Funktion. Die weissen Fettzellen sind für Fetteinlagerungen zuständig und beeinflussen den Energiestoffwechsel durch Hormonausschüttungen. Des Weiteren lassen sich im weissen Fettgewebe eine Vielzahl von Immunzellen finden. Kommt es zu einer Überernährung, vermehren sie sich, werden grösser und lösen eine Kaskade von Entzündungsprozessen aus.
Fettgewebe in der Forschung – bisher Tierversuche erforderlich
Die Wissenschaft beschäftigt sich seit geraumer Zeit mit Ursachen und Therapiemöglichkeiten von Adipositas, eine optimale Versuchsplattform mit einer validen Vorhersagekraft wurde bislang nicht entwickelt. Gesundheitsrisiken für Patienten machen die direkte Forschung am Menschen allerdings unmöglich. Viele Wissenschaftler vertrauten daher auf Tierversuche, um die pathophysiologischen Mechanismen hinter der Krankheit besser zu verstehen. Die geringe Übertragbarkeit der Ergebnisse vom Tier auf den Menschen schränkt jedoch die Aussagekraft der Tierversuche stark ein. Es bleibt der Blick in die Petrischale. Welche Möglichkeiten bieten Zellkulturen?
Jetzt: Adipositas-Chip – Mix & Match System
Die Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Peter Loskill entwickelt derzeit massgeschneiderte Organ-on-Chip-Technologien. Diese speziellen Chips integrieren lebende Substrukturen von Organen in eine kontrollierte Mikroumgebung. Die Chips bestehen aus kleinen dreidimensionalen Kammern und Kanälen im Mikrometermassstab und bilden die Funktionalität oder Krankheit eines Organs ab. Erste Systeme der Arbeitsgruppe konnten lediglich Fettzellen kultivieren. Das neue innovative Mix & Match System integriert darüber hinaus alle wichtigen zellulären Komponenten, die sich auch im menschlichen weissen Fettgewebe wiederfinden lassen.
«Der Adipositas-Chip der nächsten Generation zeichnet sich durch seine hohe Flexibilität und Modularität aus. Neben der Energiespeicherung und -mobilisierung lassen sich mit dem Chip ebenso die fettgewebsspezifische Hormonausschüttung simulieren und verschiedenste Entzündungsprozesse mit einbeziehen. Dieser multidimensionale Ansatz ist bislang einzigartig!», betont Prof. Loskill.
Zukünftig bietet das neuartige System Wissenschaftlern eine humane Alternative zur Durchführung von Tierversuchen. Dadurch könnte nicht nur die Fettstoffwechsel-Forschung und die Medikamentenentwicklung von der neuen Testplattform profitieren, sondern auch die personalisierte Medizin vorangetrieben werden.PS
