3D Lungenorganoid-Reporter-Plattform zur Testung von Wirkstoffen (3D-REPLACE) - Das Atemwegsepithel als therapeutisches Target (Teilprojekt 2)

Abstract

Die chronisch obstruktive Atemwegserkrankung (COPD) und Mukoviszidose sind durch eine übermäßige Bildung von Schleim, eine gestörte mukoziliäre Clearance und eine verminderte epitheliale Regeneration gekennzeichnet. Dies führt zum Verlust an Lungenstruktur und Lungenfunktion. In Deutschland werden daher an zahlreichen akademischen und industriellen Standorten Tierversuche durchgeführt, um die Pathomechanismen von Lungenerkrankungen besser zu verstehen und neue therapeutische Strategien zu entwickeln. Auch bei der regulatorischen Sicherheitsbewertung und der Entwicklung von Pharmaka sind bisher bis zur Zulassung umfangreiche Tierstudien an Nagern und Hunden notwendig. Das primäre Ziel von 3D-REPLACE war der Aufbau einer personalisierten humanen 3D Lungenorganoid-basierten Analyseplattform als Alternative zum Tierversuch. Diese ermöglicht, potentielle Wirkstoffe, z.B. Naturstoffe und Lektininhibitoren (sogenannte Pathoblocker) hinsichtlich ihres Einflusses auf die Zelldifferenzierung und entzündlichen Prozesse des Lungenepithels im Hochdurchsatzverfahren (HTS) zu testen. Die Verwendung menschlicher Primärzellen und die unmittelbare Translation der Ergebnisse in die Situation im Menschen konnte die Notwendigkeit von Tierversuchen in Teilen ersetzen. Die Analyseplattform erlaubt zudem eine akkurate Vorauswahl an Substanzen bei der Entwicklung neuartiger Medikamente, was die Anzahl notwendiger Testungen im Tierversuch stark reduziert. Mittelfristig kann das System aufgrund seiner hohen Flexibilität leicht auf andere Lungenerkrankungen wie z.B. das Asthma bronchiale übertragen werden. Im Rahmen von 3D-REPLACE konnten wir eine 3D-Lungenorganoid-basierte Analyseplattform aufbauen, mit der im HTS-Verfahren Wirkstoffe zur Behandlung chronischer Lungenerkrankungen getestet werden können.