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Der Lush Prize: Neue Alternativen zu Tierversuchen

Organ-On-A-Chip-Modelle sind ein aufregender, vielversprechender, tierleidfreier Ansatz, Chemikalien auf Schädlichkeit zu testen. Wie funktionieren sie? 

Einleitung – Was genau ist ein Organ auf einem Chip?

Die Technologie zu „Organen auf einem Chip“ wurde in den letzten Jahren immer weiter entwickelt. Sie scheint das Potential zu haben, eine echte Alternative zu Tierversuchen zu werden. Denn mit ihr lassen sich chemische Stoffe auf ihre Sicherheit und Verträglichkeit für den Menschen testen. Wie der Name bereits andeutet, handelt es sich im Wesentlichen um Mikrochips, die denen in PC und Smartphone ähnlich sehen. Jedoch überziehen sie sogenannte Mikrokanäle. Das sind superkleine, hohle Röhren, die menschliche Zellen, Gewebe und Körperflüssigkeiten enthalten. So imitieren sie ein Organ des menschlichen Körpers, darunter die Lunge, Leber oder das Herz. Diesen Chips können zu testende Substanzen zugeführt werden. Die Reaktionen mit diesen chemischen Stoffen lassen sich messen. Die Organe auf einem Chip können also gewissermaßen Voraussagen darüber abliefern, wie diese Substanzen im oder auf dem menschlichen Körper reagieren würden. Die Technologie ist bereits sehr ausgereift und ethisch vertretbar. Und sie ist für uns Menschen absolut relevant.

Die Mikrochips, die ursprünglich entwickelt wurden, um einzelne Organe – etwa Lunge, Leber, Herz oder die Haut – zu imitieren, können inzwischen zu Multi-Organ-Chips (MOC) umgewandelt werden. Sie simulieren so die Funktionen von vier, sechs oder sogar zehn Organen gleichzeitig. Ziel ist es, den ganzen Körper auf einmal simulieren zu können.

Einige Beispiele

Die neuesten Weiterentwicklungen der Technologie sind teilweise unglaublich. So gibt es das Modell eines „Schlagenden Herzens auf einem Chip“. Dieses enthält echte Herzmuskulatur, Blutgefäße und weitere komplexe Strukturen, um die Reaktionen vom menschlichen Herz auf unterschiedliche Drogen zu testen. Man kann diesen Chip auch nutzen, um Krankheiten vorzubeugen und ein besseres Verständnis zum Beispiel für Herzinfarkte zu erhalten. Weiterhin gibt es die „Lunge auf einem Chip“. Sie simuliert Atmung, Luftzirkulation, Blutkreislauf und weitere Lungenfunktionen. So lassen sich nicht nur chemische Reaktionen, sondern auch Krankheiten untersuchen, etwa die Entwicklung von Lungenkrebs. Auch die „Plazenta auf einem Chip“ bietet vielversprechende Ergebnisse. Sie hilft dabei, Auswirkungen unterschiedlicher Substanzen während der Schwangerschaft zu erforschen. Da diese Organe auf einem Chip das Potential haben, realistische Modelle von Organen und Organsystemen zu erzeugen, können sie Auswirkungen im realen Leben nahezu vollständig simulieren.

Noch beeindruckender mutet das „Gehirn auf einem Chip“ an, welches den sehr komplexen und empfindlichen Austausch von chemischen Informationen zwischen dem menschlichen Gehirn und dem Blutkreislauf imitiert. Diese Tests sind extrem wichtig bei der Untersuchung der Schädlichkeit von Stoffen, weswegen vor allem auf diesem Gebiet dringend Alternativen zu Tierversuchen gefunden werden müssen.

Das sind nur einige Beispiele. Die Technologie entwickelt sich immer schneller. Multi-Organ-Chips mischen die Forschung derzeit regelrecht auf, denn sie haben ungeahntes Potential, teure und häufig nicht verlässliche Tierversuche zu ersetzen. Denn wie intensiv auch an Tieren getestet wird – die Reaktionen eines Tieres auf einen Stoff können die eines Menschen niemals mit 100%iger Sicherheit exakt vorhersagen.

Bessere Wege zum Test chemischer Stoffe werden dringend benötigt

Viele Forscherinnen und Forscher sind der Überzeugung, dass die Organ-auf-einem-Chip-Modelle die Zukunft der Tests chemischer Stoffe revolutionieren werden. Dies gilt nicht nur für Kosmetika, sondern auch Haushalts- und Reinigungsprodukte, Nahrung, Medizin und zahlreiche weitere Substanzen.

Vor allem das Testen von medizinischen Wirkstoffen nimmt hierbei eine wichtige Rolle ein. Tierversuche (auch präklinische Versuche genannt) sind vom Gesetzt vorgeschrieben. Erst nach ihnen dürfen klinische Studien mit Menschen durchgeführt werden. Doch Tiere reagieren häufig nicht so wie Menschen auf medizinische Wirkstoffe. Potentielle Schädigungen des menschlichen Körpers können also trotz allem nicht ausgeschlossen oder sogar ungenau vorhergesagt werden.

Doch klinische Studien sind teuer, also könnten verlässliche Tests auch eine Menge Geld sparen. Und Zeit, denn klinische Studien dauern nicht selten Monate oder gar Jahre. Darunter haben zahllose Tiere zu leiden, die in dem Prozess gequält, verstümmelt oder getötet werden. Und diese Tierversuche können nicht einmal eine absolute Garantie zur Wirksamkeit der Stoffe beim Menschen geben. Oftmals gelangen Produkte auf den Markt, die am Ende wirkungslos sind und zurückgerufen werden müssen, was ein großes Problem für Pharmaunternehmen ist. Auch sie realisieren zunehmend, dass Testansätze, die sich mehr auf den menschlichen Körper und seine Funktionsweise konzentrieren, vielversprechender sind.

Biologie trifft auf Technologie – der Weg in eine aufregende Zukunft

Ist eine neue Technologie entwickelt, muss sie noch genehmigt werden. Vor kurzem gab es hierbei eine Art Durchbruch für Organe auf einem Chip. Denn die Food and Drug Administraion (FDA) arbeitet von nun an mit der britischen Organisation CN Bio Innovations zusammen. Bei der FDA handelt es sich um die für die Sicherheit von Nahrung und Medizin zuständige US-Behörde. Ziel der Zusammenarbeit ist es, hochentwickelte Technologien bei klinischen Studien nutzen zu können. Einige führende Forschungsorganisationen sind in die Entwicklung von Organen auf Chips involviert, darunter etwa das Wyss Institute der Universität Harvard.  

Organe auf einem Chip sind nicht länger bloß eine bahnbrechende Idee, sondern eine äußerst wichtige Technologie. Sie versprechen nicht nur ein Ende von Tierversuchen und damit einhergehendem Tierleid, sondern haben auch das Potential, menschliche Reaktionen auf zu testende Stoffe viel besser vorherzusagen.

Eine bessere Zukunft und besserer Schutz für Mensch und Tier!

Organe auf einem Chip und der Lush Prize 2017

Der Lush Prize zeichnet bereits seit 2012 die Menschen aus, die sich für ein Ende von Tierversuchen einsetzen. Die Organ-on-a-Chip-Methode hat schon immer eine große Rolle dabei gespielt. Viele Forscher_innen aus der ganzen Welt, die intensiv daran arbeiten, Fortschritte hin zu einem „Menschen auf einem Chip“ zu erzielen, wurden daher bereits ausgezeichnet. 

Weitere Informationen zu dem Prize und zu Organ-on-a-Chip Modellen, den Zielen des Preises und wie er Forscher_innen bei ihrer Arbeit unterstützt, erhältst du auf der Website vom Lush Prize.

Autorin: Rebecca Sam, Beraterin im Bereich wissenschaftliche Forschung, Lush Prize.

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