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Imec Technology Forum 2018

Imec zeigt neue Organ-on-Chip-Plattform für Wirkstoffscreening

23. Mai 2018, 8:00 Uhr | Frank Riemenschneider

Durch die Verwendung von Rillen können Herzzellen zu einem herzförmigeren Gewebe heranwachsen.

Das Imec präsentiert diese Woche auf seinem Technologieforum ITF 2018 in Antwerpen eine neuartige Organ-on-Chip-Plattform für pharmakologische Studien mit bisher unerreichter Signalqualität.

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Die Plattform verbindet den imec Multi-Elektroden-Array (MEA)-Chip mit einer Mikrofluid-Wellplatte, die in Zusammenarbeit mit Micronit Microtechnologies entwickelt wurde und in der Zellen kultiviert werden können, um eine Umgebung zu schaffen, die der menschlichen Physiologie nachempfunden ist. Das neue Gerät ist in der Lage, mehrere Tests parallel durchzuführen und soll der pharmazeutischen Industrie einen entscheidenden Schritt voranbringen, indem es qualitativ hochwertige Daten in der Arzneimittelentwicklung liefert.

Jedes Jahr kommen eine Handvoll neuer Medikamente auf den Markt, aber Zehntausende von Medikamentenkandidaten haben es nicht geschafft. Dennoch wurden Jahrzehnte und Milliarden Euro investiert. Die Tatsache, dass die Arzneimittelentwicklung so zeitaufwändig und kostspielig ist, liegt an der Unzulänglichkeit der bestehenden Methoden für Wirkstoffscreening-Assays. Diese aktuellen Assays basieren auf schlechten Zellmodellen, die die Qualität der resultierenden Daten einschränken und zu einer unzureichenden biologischen Relevanz führen. Zudem fehlt die räumliche Auflösung der Assays, so dass es nicht möglich ist, einzelne Zellen in einer Zellkultur zu screenen. Die neuartige Organ-on-Chip-Plattform von Imec zielt darauf ab, diese Unzulänglichkeiten zu beheben.

Die Lösung von Imec umfasst 16.384 Elektroden, verteilt auf 16 Wells, und bietet multiparametrische Analysen. Jede der 1.024 Elektroden in einem Block kann neben den traditionellen extrazellulären Signalen auch intrazelluläre Aktionspotenziale erkennen. Darüber hinaus ist der Chip mit Mikrostrukturen versehen, um ein strukturiertes Zellwachstum zu ermöglichen, das ein bestimmtes Organ nachahmt. Durch die Verwendung von Rillen können Herzzellen beispielsweise zu einem herzförmigeren Gewebe heranwachsen. Auf diese Weise werden Miniatur-Herzen auf einem Chip hergestellt, die es ermöglichen, die Wirkung von Medikamenten in einem biologisch relevanteren Kontext zu testen. Die Organ-on-Chip-Plattform von Imec ist das erste System, das On-Chip-Multiwell-Assays ermöglicht, d.h. man kann verschiedene Experimente durchführen oder - mit anderen Worten - verschiedene Verbindungen parallel auf einem einzigen Chip analysieren. Dies ist eine erhebliche Steigerung des Durchsatzes im Vergleich zu aktuellen Single-Well-MEAs und Imec strebt eine weitere Steigerung des Durchsatzes durch das Hinzufügen weiterer Wells in einem System an.
Insgesamt ist die Plattform ein großer Schritt näher an der Nachahmung eines echten Herzens ohne Tiere. Hinzu kommt die deutliche Steigerung des Durchsatzes und der intrazellulären Auflösung, und es wird deutlich, dass das Gerät eine neue Generation von Medikamenten-Screening-Tools für die Pharmaindustrie einläutet.
Der MEA-Chip wurde in Zusammenarbeit mit Micronit Microtechnologies im Rahmen des InForMed-Projekts entwickelt, das vom ECSEL Joint Undertaking (ECSEL2014-2-662155) finanziert wird.