Komplexe Biomaterialien: Züchtung von mimetisch epithelialer

Das Adenokarzinom der Lunge stellt einen aggressiven Tumor mit hoher Mortalität dar. Die vorgeschlagene Forschungsarbeit bietet eine neue Experimentalumgebung um die einzelnen Schritte der Tumorprogression genauer zu erforschen. Durch die künstliche Erzeugung von epithelialem Oberflächengewebe mittels 3D Druckverfahren, können somit zukünftig potentielle Wirkstoffe noch effektiver getestet werden. Diese Ansätze können zukünftig zu einer effektiveren, personalisierten Medizin führen, da Patienten von einer individualisierten, dem jeweiligen Tumor angepassten, Therapie profitieren können.

Um Barrieregewebe und Krankheitsprozesse besser zu verstehen, haben wir im Laufe des Projekts Bioingenieurwesen, quantitative Modellierung und Krebsforschung kombiniert. Ein Schwerpunkt lag hierbei explizit auf der Entwicklung von fortgeschrittenen in vitro-Gewebemodellen. Wir haben biomimetische Nierentubuli, menschliche Hautäquivalente für kontrollierte Arzneimittelpermeabilitätstests und verschiedene Epithelbarrieremodelle auf Transwell-Einsätzen etabliert, einschließlich einer detaillierten Bewertung von Vero-E6-Zellen als funktionelles Barrieresystem mit definierten TEER-Werten, Permeabilitätskoeffizienten und kalziumempfindlichen Schlussleisten (tight junctions). Wir haben automatisierte und millifluidische Probenahmeverfahren in Kombination mit mathematischen Korrekturen für systematische Artefakte wie Restvolumen und Adsorption eingeführt. Zusätzlich haben wir ein drei-Kompartiment Transportmodell vorgeschlagen und validiert, welches die Membrandiffusion, die zelluläre Sequestrierung und den metabolischen Verlust erfasst und eine bessere mechanistische Interpretation als herkömmliche Messungen der scheinbaren Permeabilität ermöglicht. Diese Methoden wurden zur Charakterisierung von Verbindungen wie Petasol angewandt und zeigten einen effizienten epithelialen Transport mit minimaler intrazellulärer Akkumulation. In der Krebsforschung haben wir mit fortgeschrittenen in-vitro Modellen sowohl zu Studien über Lungenmetastasen und der Vaskularisierung beim Mesotheliom, als auch zum besseren Verständnis der Biologie, Heterogenität, molekularen Subtypen und Therapie vom kleinzelligen Lungenkrebs beigetragen. Insgesamt führte das Projekt zu 52 Publikationen. Wir danken dem FWF für die Unterstützung.