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Grafik: Pixabay. In dieser Ausgabe thematisieren wir Dr. Ignacio Tripodi vom Unternehmen Sciome LLC. mit Sitz in Research Triangle Park, North Carolina. Der Bioinformatiker entwickelt Computerprogramme für eine zeitgemäße Risikobewertung, die zur Reduktion und hoffentlich langfristig zu einem Ersatz von Tierversuchen führen wird. Der Wissenschaftler hat ein Computersystem entwickelt, mit dem die akute Toxizitätsmechanismen ohne Tierversuche aufgeklärt werden können. Das System heißt MechSpy. Es erzeugt die wahrscheinlichsten Toxizitätsmechanismen, indem Daten der Humanbiologie, Toxikologie und Biochemie mit solchen der Genexpressionen aus Zellen menschlichen Gewebes kombiniert werden. Das Modell ist in der Lage, einfache, übersichtliche Toxizitätsmechanismen sowohl für gut untersuchte Verbindungen als auch für andere Chemikalien, für welche der Toxizitätsmechanismus nicht so bekannt war, vorherzusagen. Das Computermodell MechSpy kann um zusätzliche Toxizitätsmechanismen oder um andere Mechanismen der Humanbiologie erweitert werden.(1) Auf dem EUSAAT-Kongress in Linz hat der Wissenschaftler eine weitere aktuelle Arbeit vorgestellt. Dafür nutzt er Informationen von sogenannten Adverse Outcome Pathways und lässt den Computer die Auswirkungen von Chemikalien auf den Organismus analysieren. Beim Konzept der Adverse Outcome Pathways (AOP) führen biologische Vorgänge wie Zellrezeptorbindungen von Molekülen über mehrere Teilschritte zu schädlichen Effekten im Organ, Organismus oder einer Population. Schematische Darstellung eines Adverse Outcome Pathways mit hypothetischen Ereignissen. Nach AOP-Wiki, CC BY-SA 3.0. Ein AOP beschreibt eine Abfolge von Ereignissen, die mit einer anfänglichen Interaktion eines Stressors mit einem Biomolekül in einem Organismus beginnt, das eine Störung in seiner Biologie verursacht (d. h. ein molekulares auslösendes Ereignis, MIE), die durch eine abhängige Reihe von dazwischenliegenden Schlüsselereignissen (KE) fortschreiten und in einem schädlichen Ergebnis (AO) kulminieren kann. Dieser Vorgang wird für die Risikobewertung oder die Entscheidungsfindung bei der Regulierung als relevant angesehen. Dabei muss die biologische Veränderung messbar und die Störung in Bezug auf Stärke, Dauer und Häufigkeit schwer genug sein, um den Weg bis zum schädlichen Ergebnis zu beschreiten. Das AOP-Konzept beschreibt nicht jedes Detail der Biologie, sondern nur die kritischen Schritte oder Kontrollpunkte auf dem Weg zur Störung. Mit dem Konzept lassen sich die sogenannten Molekularen auslösenden Ereignisse (molecular initiating events, MIE) sowie die Schlüsselereignisse (Key events, KE) in Zellen, Geweben oder Organen identifizieren, um die Reaktion von Chemikalien z.B. zu verstehen. Ein molekulares auslösendes Ereignis ist eine spezielle Art von Schlüsselereignis, das den Ausgangspunkt einer Interaktion zwischen einer Chemikalie und einem Stressor auf molekularer Ebene innerhalb des Organismus darstellt, die zu einer Störung führt, die einen AOP in Gang setzt. Das Key Event dagegen ist eine Veränderung des biologischen oder physiologischen Zustands in der Zelle oder im Gewebe, die gemessen werden kann und wesentlich für das Fortschreiten einer definierten biologischen Störung ist, die zu einem bestimmten schädlichen Ergebnis (Adverse outcome) führt. Die Identifizierung der AOPs basiert auf einer internationalen Zusammenarbeit von Wissenschaftler:innen, hiernach werden die gefundenen Pathways von der Extended Advisory Group on Molecular Screening and Toxicogenomics (EAGMST) der OECD einer Revision unterzogen. Die bereits erforschten Daten sind über AOP-Wiki(2) frei zugänglich. Die AOP-Konzeption ist auch eine wichtige Grundlage für die derzeit erarbeitete neue Vorgehensweise für die Risikobewertung und wird als einer der größten wissenschaftlichen Fortschritte der letzten 10 Jahre betrachtet. Sie soll auch zu einer stärkeren Nutzung tierfreier Methoden wie Zellkulturen, Organoide, Organ-on-a-Chip-Modelle oder in silico-Verfahren am Computer führen. In silico Unter in silico versteht man Vorgänge, die im Computer ablaufen. Computerprogramme sollen hier bei der Aufklärung von biochemischen Prozessen lebender Organismen, vor allem des Menschen, helfen. Derartige Methoden sind zunehmend auch geeignet, um Tierversuche zu reduzieren oder gar zu ersetzen. War früher der Computer nur ein Datenspeicher, so können heutzutage neue Einsichten über die Funktionalität der Natur, der Physiologie der Zellen, Organe, lebenden Systeme gewonnen werden, die sich so ohne Weiteres nicht beobachten oder entdecken ließen. Computergestützte Simulationen werden mit dem Ziel durchgeführt, z.B. ablaufende Prozesse in Zellen zu finden, die dann in vitro nachgebildet und möglichst bestätigt werden können. Umgekehrt werden Befunde in Zellen im Computer entweder bestätigt oder widerlegt. Es gibt mittlerweile eine Vielzahl an verschiedenen Computermodellen. Der klassische Fall aus der Bioinformatik sind Sequenzanalysen, bei denen eine DNA-Sequenz z.B. mit Hilfe von Sequenzdatenbanken zunächst durch Vergleich identifiziert werden kann, z.B. BLAST.(3) So will die Computerchemie z.B. mit Hilfe von Computern die Eigenschaften von Molekülen berechnen. Dafür werden Softwareprogramme entwickelt.(4) Ziel ist es, mit Hilfe von Computermodellen nach einer Behandlungsmethode o.ä. zu suchen. Mit Hilfe dieser Identifizierung und weiterer, wie z.B. durch die sogenannte QSAR-Toolbox(5) lassen sich dann die Eigenschaften ähnlicher Chemikalien finden, ohne auf den Tierversuch zurückgreifen zu müssen. Die QSAR Toolbox ist eine frei zugängliche Software, die die Identifizierung und Schließung von Datenlücken bei der (Öko-)Toxizität zur Gefahrenbewertung von Chemikalien unterstützt. Chemikalien werden dabei in Kategorien eingeordnet. Chemikalien können auf der Grundlage vom Benutzer ausgewählter Interaktionsmechanismen oder molekularer Merkmale identifiziert werden. Der Bioinformatiker Dr. Ignacio Tripodi nutzt derartige Datenbanken und lässt, damit der Computer die richtigen Schlussfolgerungen zieht, den Computer die natürliche Sprache des Menschen mit dem sogenannten Natural Language Processing (NLP) verarbeiten. NLP ist ein Teilbereich der Künstlichen Intelligenz (KI). Der Rechner wird dadurch in die Lage versetzt, alle bereits erforschten und als richtig bestätigten Adverse Outcome Pathways in testbare Hypothesen umwandeln zu können. Ziel ist es, das Informationspotenzial der AOPs zu maximieren. Grafik: Gerd Altmann, Pixabay. Dies ist eine realistische Perspektive, um mit der Vielzahl an Substanzen umgehen zu können, die im Rahmen des europäischen „Green Deal“ nachgeprüft werden sollen. Dies könnte aufgrund der zeitlichen Ressourcen, der Kosten, des Umfanges und aus ethischen Gründen niemals an Tieren geschehen. Europäischer Green Deal Die Europäische Kommission hat am 14. Oktober 2020 ihre Chemikalienstrategie für Nachhaltigkeit verabschiedet. Die Strategie ist Teil des Null-Schadstoff-Ziels der EU – eine zentrale Verpflichtung des European Green Deals. Es zielt darauf ab, die Bürgerinnen und Bürger sowie die Umwelt besser vor schädlichen Chemikalien zu schützen und Innovationen durch die Förderung der Verwendung sichererer und nachhaltigerer Chemikalien voranzutreiben. Die Umstellung auf Chemikalien und Produktionstechnologien, die weniger Energie benötigen, soll zu einer Begrenzung der Emissionen führen. Das bedeutet, dass der Grüne Deal die „richtige“ Chemie benötigt.(6) Eines ihrer ehrgeizigen Ziele der Chemikalienstrategie ist es, die Menge der verfügbaren Informationen über potenziell gefährliche Chemikalien zu erhöhen und gleichzeitig innovative Methoden ohne Tierversuche bestmöglich zu nutzen. Dazu gehören Techniken, die menschliche Zellen, Computermodelle und Organ-on-Chip-Geräte verwenden.(7) Überhaupt werden die nächsten Jahre ganz im Zeichen der sogenannten Computational Toxicology stehen. Davon ist nicht nur Dr. Tripodi überzeugt, sondern dem stimmen viele Forscher:innen weltweit zu. Zunächst sind aber noch zahlreiche Herausforderungen zu meistern hinsichtlich der Qualität der entwickelten Modelle und der Verfügbarkeit von Informationen in Datenbanken. So stammen die meisten Daten in Datenbanken traditionell aus früheren Tierversuchen. Auf der Basis der molekularen auslösenden Ereignisse entwickeln Forscher:innen Plattformen, die sie mit anderen Wissenschaftler:innen teilen und deren Qualität überprüfen. So gibt es auch verfügbare Datenbanken in den USA wie z.B. das CompTox Chemicals Dashboard. Deren Entwickler:innen sind sich sicher, dass sie aus den Giftigkeitsprüfungen am Tier aussteigen können und statt dessen das CompTox Chemicals Dashboard nutzen können.(8) Man habe genügend Daten zusammen, hieß es in einem im Herbst zum Thema durchgeführten Webinar. CompTox bietet einfachen Zugang zu Informationen über Chemie, Toxizität und Exposition für über 900.000 Chemikalien. Über das Dashboard können die Nutzer auf hochwertige chemische Strukturen, experimentelle und vorhergesagte physikalisch-chemische Eigenschaften von Chemikalien, Umweltverhalten und -transport sowie Toxizitätsdaten zugreifen. Die Daten stammen sowohl aus traditionellen Tierversuchen als auch aus dem Hochdurchsatz-Screening. Letztgenannte Informationen basieren auf Untersuchungen mit lebenden Zellen oder Proteinen, die den Chemikalientests unterzogen worden waren. Das Dashboard kann nach Chemikaliennamen oder anderen Identifikatoren, Verbraucherproduktkategorien oder auch nach den Hochdurchsatz-Screening-Daten suchen. CompTox ist für Informationen über Toxizitäten von Chemikalien gedacht und nicht für Informationen über die Wirksamkeit von Arzneimitteln. Je intensiver mit Expertensystemen, Datenbanken oder KI gearbeitet wird, desto notwendiger ist es, dass junge Wissenschaftler:innen auch in Informatik geschult sind und möglichst auch diese Disziplin beherrschen lernen. Daher sind Entwickler wie der junge Wissenschaftler Ignacio Tripodi dringend notwendig. Ein wesentliches Problem besteht derzeit noch darin, den Laien den Umgang mit derartigen Programmen zu erklären. "... KI kann die Beziehungen heute mit beeindruckenden Präzisions- und Erinnerungswerten ableiten." InVitro+Jobs führte ein Interview mit Dr. Ignacio Tripodi über seine Arbeit und Perspektiven der Computertoxikologie. InVitro+Jobs: Welche Erfahrungen haben Sie dazu gebracht, Bioinformatiker zu werden? Dr. Tripodi: Ich habe mit einer Informatikkarriere begonnen, in der ich das Glück hatte, an immer anspruchsvolleren und komplexeren Problemen zu arbeiten, aber obwohl ich mich in einer sehr angenehmen Position befand, hatte ich am Ende des Tages das Gefühl, dass ich nicht alles, was ich gelernt hatte, zur Lösung großer, globaler Probleme nutzen konnte. Ich war auch neugierig auf Biologie, aber nach einer etablierten Karriere in der Informatik dachte ich, das Schiff sei abgefahren. Nachdem ich mich jedoch zunehmend für örtliche Tierschutzvereine und Tierschutzfragen im Allgemeinen (z. B. Umfang und Art des Einsatzes von Tieren in der Forschung) engagierte, entdeckte ich die Welt der Bioinformatik und der computergestützten Modellierung zur Beantwortung von Fragen in der Biologie und Chemie, und meine Karriere nahm einen Umweg über die Wissenschaft, um einen Beitrag zur Reduzierung und zum Ersatz von Tiermodellen zu leisten. Ich hatte das große Glück, zum interdisziplinären PhD-Programm für quantitative Biologie an der University of Colorado zugelassen zu werden, wo ich neben meiner Informatik-Forschung und den Anforderungen auch Kurse wie z.B. Molekularbiologie, Genetik oder Mikroskopie belegen und ein zehnwöchiges Praktikum im Nasslabor absolvieren musste. All das gab mir die Möglichkeit, mich sowohl in der Welt der Computertechnik als auch in der Welt der Biologie "zweisprachig" zu bewegen, gab mir das Rüstzeug, um etwas über Toxikologie zu lernen, und befähigte mich, die Nuancen der Probleme, die ich zu lösen versuche, weit über die rechnerischen Details hinaus zu verstehen. InVitro+Jobs: An welcher Forschungsfrage arbeiten Sie derzeit? Dr. Tripodi: Es gibt mehrere Fragen, mit denen ich mich derzeit beschäftige, aber ich könnte sagen, dass die allumfassende Frage lautet: Wie weit können wir die automatische Generierung einer mechanistischen Hypothese aus einer Kombination von experimentellen Ergebnissen und unserem vorhandenen kuratierten Wissen vorantreiben? Wie weit kann uns eine Kombination aus modernsten Techniken des maschinellen Lernens und traditioneller semantischer künstlicher Intelligenz bringen, um unsere Beobachtungen zu erklären? InVitro+Jobs: Welche regulatorischen Prozesse werden mit Ihrer Entwicklung unterstützt, welche Endpunkte werden angesprochen? Dr. Tripodi: Für regulatorische Anwendungen befasse ich mich sowohl mit der Entwicklung von neuen Adverse Outcome Pathways (AOPs) als auch mit der Verifizierung/Anwendung dieser AOPs. Wir geben Toxikologieforschern ein Werkzeug an die Hand, mit dem sie auf reproduzierbare Weise ein quantitatives Messverfahren für die Anreicherung eines AOP (und einzelner AOP-Ereignisse) im Gewebe erhalten und auf der Grundlage ihrer experimentellen Daten eine mutmaßliche Erklärung für dieses Ergebnis liefern können. Diese Werkzeuge helfen sowohl bei der Hypothesenbildung als auch bei der Erforschung neuer kleiner Moleküle, um besser zu verstehen, warum eine bestimmte Art der Exposition zu einem nachteiligen Ergebnis in bestimmten Geweben führt. Dieser mechanistische Inferenzrahmen ist nicht auf einen bestimmten Endpunkt beschränkt und lässt sich über AOPs hinaus auch auf andere Pathway-Definitionen übertragen. InVitro+Jobs: Automatisierte Arbeitsabläufe in Kombination mit menschlicher Kontrolle sind doch eher Expertensysteme als KI, oder wie sehen Sie das? Dr. Tripodi: Heutzutage wird der Begriff "KI" in sehr unterschiedlichen Kontexten als Schlagwort verwendet, mit einer sehr großen Bandbreite an Interpretationen. Expertensysteme sind auch eine Art von KI, ebenso wie die Methoden des maschinellen Lernens, die ich anwende, um eine computerfreundliche Darstellung von Konzepten aus riesigen semantischen Wissensgraphen(a) zu extrahieren, oder die Methoden der Computerlinguistik zur Abbildung von AOP-Ereignissen auf diese Konzepte. Man könnte sagen, dass es sich um eine Kombination verschiedener Arten von KI-Techniken handelt, die von traditionellen Wissensrepräsentations-Frameworks bis hin zu Sprachmodellen und Deep Learning reichen. Die menschliche Kontrolle wird immer vorhanden sein, es handelt sich nicht um ein Werkzeug, das den Forscher ersetzen soll, sondern eher um einen "virtuellen Assistenten", mit dem man zusammenarbeiten kann. InVitro+Jobs: Wer kontrolliert die Qualität der Daten in den Datenbanken? Kann die KI dies im Vergleich dazu selbst tun? Dr. Tripodi: Verschiedene öffentliche Ressourcen haben unterschiedliche Annotationskriterien.(b) Viele der offenen biomedizinischen Ontologien(c), die wir verwenden, stützen sich beispielsweise auf die Zustimmung mehrerer menschlicher Kuratoren, um Verbindungen zwischen Proteinen und den in ihrer Ontologie dargestellten Konzepten zu annotieren. Viele verwenden auch rechnerisch abgeleitete Beziehungen, die aus einem breiten Spektrum von Methoden abgeleitet werden (z. B. rechnerische Vorhersagen von Wechselwirkungen zwischen Proteinen, Beziehungen zwischen Genen und Phänotypen, die aus dem Parsing(d) der Literatur unter Verwendung natürlicher Sprachverarbeitung abgeleitet werden, usw.). Es wird zwar nie möglich sein, eine perfekte Genauigkeit und Unvoreingenommenheit der von der KI abgeleiteten Beziehungen zu gewährleisten (dasselbe gilt allerdings auch für die manuellen Annotationen!), aber die KI kann dies heute mit beeindruckenden Präzisions- und Erinnerungswerten leisten. Für die Wissensrepräsentationssysteme, die wir aufbauen, verwende ich nur Annotationen, die von Menschenhand überprüft wurden, und verfeinere sie mit unseren eigenen datengesteuerten Methoden nur auf einem sehr hohen Vertrauensniveau, statistisch gesehen. InVitro+Jobs: Wie kann sichergestellt werden, dass die KI am Ende nur leicht daneben liegt? Dr. Tripodi: Es ist immer hilfreich, mit menschlichen Validierern zu arbeiten, die die Ergebnisse zumindest stichprobenartig überprüfen können, soweit es die Datenmenge zulässt. Die Berechnungsmethoden selbst bieten auch Möglichkeiten, um eine "Überanpassung" des Modells an einen bestimmten Trainingsdatensatz zu verhindern und es so verallgemeinerbar wie möglich zu machen. InVitro+Jobs: Nach meinen Informationen werden inzwischen immer noch Tierdaten verwendet, weil es nicht genügend Humandaten gibt, um die Modelle zu erstellen. Wie gehen Sie mit der Tatsache um, dass die meisten Daten immer noch von Tieren stammen (Stichpunkt: Artenunterschiede)? Dr. Tripodi: Wie der Statistiker George Box, der schrieb, "alle Modelle sind falsch, aber einige sind nützlich". Wir machen einfach das Beste aus den vorhandenen Daten von nichtmenschlichen Tieren, indem wir das, was wir können, aus der Homologie herausholen. Die Annahme, dass unsere Beobachtungen aus Tiermodellen in 'omics'-Daten durch Homologie direkt auf den Menschen übertragbar sind, ist angesichts unserer vielen Unterschiede in der Physiologie ein großer Irrtum. Wir verlieren immer Informationen, wenn wir diese Ergebnisse auf die menschliche Biologie projizieren. Es gibt jedoch auch eine Menge menschlicher Daten, die für eine Vielzahl von Gewebetypen in öffentlichen Quellen verfügbar sind, und meine gesamte Arbeit im Bereich der mechanistischen Inferenz(e) konzentriert sich seit Jahren auf humanspezifische Daten. In der Toxikologie zum Beispiel stammen viele Expositionsdaten traditionell aus In-vivo-Tiermodellen, doch die Zahl der verfügbaren In-vitro-Daten aus menschlichem Gewebe nimmt jedes Jahr zu. Die Qualität von Organoid- und "Tissue-on-a-Chip"-Modellen hat sich in nur wenigen Jahren enorm verbessert, und sie liefern Daten, die zuverlässig, physiologisch relevant und direkt auf den Menschen anwendbar sind. InVitro+Jobs: Was sind die kommenden Herausforderungen in der computergestützten Toxikologie? Dr. Tripodi: Ich denke, der wichtigste nächste Schritt ist vielleicht nicht technischer Natur, sondern eher ein Paradigmenwechsel: Für jede Art von Computermodell ist eine der wichtigsten Komponenten ein "Goldstandard"-Datensatz, auf den man sich verlassen kann, um die Leistung des eigenen Modells zu bewerten und mit anderen zu vergleichen. Jahrelang wurden die Daten von Tiermodellen als Goldstandard verwendet, trotz der Probleme bei der Übertragung auf die Humanbiologie und der Tatsache, dass sie sich oft nicht einmal zwischen verschiedenen Labors reproduzieren lassen. Daher besteht die Notwendigkeit, einen qualitativ hochwertigen, öffentlichen, auf den Menschen ausgerichteten "Omics"-Standarddatensatz für verschiedene Arten von Störungen unter Verwendung der richtigen Gewebe zu kuratieren, der von Informatikern zur Erstellung und Bewertung von Modellen verwendet werden kann. In einem idealen Szenario würden diese Experimente auch als Zeitreihen durchgeführt, um den mechanistischen Schlussfolgerungsprozess zu unterstützen, und - unter Verwendung von Organoiden. InVitro+Jobs: Vielen Dank für das Gespräch. Dr. Tripodi: Vielen Dank für die Gelegenheit, über diese Forschung mit einem breiteren Publikum zu sprechen! Literatur: 1 Tripodi, I.J., Callahan, T.J., Westfall, J.T., Meitzer, N.S., Dowell, R.D. & Hunter, L.E. (2020). Applying knowledge-driven mechanistic inference to toxicogenomics. Toxicol In Vitro. Aug;66:104877. doi: 10.1016/j.tiv.2020.104877. Epub 2020 May 6. PMID: 32387679; PMCID: PMC7306473. 2 https://aopwiki.org/ 3 Dandekar, T. & Kunz, M. (2021). Bioinformatik. 2. Auflage, Springer Verlag. 4 http://www.chemgapedia.de/vsengine/glossary/de/computerchemie.glos.html 5 https://www.oecd.org/chemicalsafety/risk-assessment/oecd-qsar-toolbox.htm 6 Europäische Chemikalienagentur (ECHA). Chemikalienstrategie für Nachhaltigkeit. https://echa.europa.eu/de/hot-topics/chemicals-strategy-for-sustainability 7 https://joint-research-centre.ec.europa.eu/jrc-news/jrc-supporting-alternatives-animal-testing-2022-04-07_en 8 https://www.epa.gov/chemical-research/comptox-chemicals-dashboard Anmerkungen: (a) Ein Wissensgraph (Knowledge Graph) ist im Kern ein wissensbasiertes System, das aus einer Wissensdatenbank und einer Maschine besteht, die deduktive Logik über die Wissensdatenbank ausführen kann, um Wissen abzuleiten, das sonst verborgen wäre (https://blog.vaticle.com/what-is-a-knowledge-graph-5234363bf7f5). (b) Im Annotationsprozess werden einige Oberbedeutungen durch Entscheidungsbäume repräsentiert. Diese Entscheidungsbäume dienen einerseits dazu, durch die Anwendung einzelner Kriterien zu spezifischen Unterbedeutungen zu gelangen, ermöglichen aber durch diese Entscheidungen gerade auch die Festlegung auf die Oberbedeutung. (aus: Kiss, Tibor et al. 2020. Ein Handbuch für die Bestimmung und Annotation von Präpositionsbedeutungen im Deutschen. ISSN: 2700-8975) (c) Eine Ontologie im Datenmanagement ist die meist sprachlich gefasste und formal geordnete Darstellung einer Menge von Begriffen und deren Beziehungen zwischen ihnen. (d) Parsing: Syntaxanalyse. (e) Inferenz: Wird mithilfe bereits bekannter Fakten etwas über noch unbekannte Sachverhalte ausgesagt, spricht man von einer Inferenz.

In dieser Ausgabe stellen wir ein junges Spin-off aus Jena vor. Die Dynamic42 GmbH ist im März 2018 aus dem „Center of Sepsis Control and Care“ (CSCC) des Universitätsklinikums Jena ausgegründet worden. Das Unternehmen mit Sitz im BioInstrumentezentrum auf dem Beutenberg Jena, entwickelt und vermarktet dreidimensionale, humane Organmodelle (sog. Organ-on-Chip-Technologie bzw. mikrophysiologische Systeme) für die präklinische Forschung und Entwicklung sowie die Prüfung pharmazeutischer Substanzen, Chemikalien und Lebensmittelzusätze. Die Gründer sind die Biologin Dr. Nancy Blaurock-Möller und die Biochemiker PD Dr. Alexander S. Mosig, Martin Raasch und Dr. Knut Rennert. Sie besitzen umfangreiche Erfahrungen in der Entwicklung von menschlichen, mikrofluidisch unterstützten in-vitro-Organmodellen auf Biochips. Team von Dynamic42. Quelle: Dynamic42. Vor der Gründung des Unternehmens haben Martin Raasch und Dr. Knut Rennert in der Arbeitsgruppe 'INSPIRE' unter der Leitung von Privatdozent Dr. A. S. Mosig am Universitätsklinikum Jena (UKJ) bereits humane Blutgefäß-, Leber-, Darm- und Alveolen-Modelle entwickelt. „Die Nutzung dieser Modelle als vermarktungsfähige Alternativen zum Tierversuch in der präklinischen Phase der Wirkstoff-Entwicklung war von Anfang an in Betracht gezogen worden“ beschreibt Knut Rennert die Motivation. Sie konnte nach der Gründung der Dynamic42 GmbH stetig vorangetrieben werden. Das Unternehmen wird von Knut Rennert und Martin Raasch geleitet. Das Team von Dynamic42 entwickelt und vermarktet dreidimensionale Organmodelle in mikrofluidisch-unterstützten Biochips (Organ-on-a-Chip). Dynamic42 entwickelt zudem in vitro-Krankheits- und Infektionsmodelle für die Grundlagen- und angewandte Forschung. Damit können mechanistische Studien durchgeführt oder pharmazeutisch wirksame Stoffe z.B. für die personalisierte Medizin getestet werden. Das Unternehmen bietet neben ihren Organ-on-a-Chip-Entwicklungen bevorzugt Testservices an (1). Für ihre Entwicklungen haben die Wissenschaftler und Gründer in den letzten Jahren viel Anerkennung erfahren. So belegten sie z.B. 2018 beim Thüringer Gründerpreis den dritten Platz in der Kategorie „Businessplan“ (2) und haben soeben eine Start-up-Finanzierungsrunde in siebenstelliger Höhe erfolgreich abgeschlossen (3). Kein Modell ohne Immunzellen Die Modelle der Dynamic42 GmbH unterscheiden sich von denen anderer Entwickler und konkurrierender Unternehmen dadurch, dass in ihnen die für die Aufdeckung von Wirkstoff-Nebenwirkungen wichtigen Immunzellen gewebeseitig als auch über den nachgestellten Blutfluss integriert werden können. Für ihre Plattform und das Konzept haben Sie mehrere Auszeichnungen erhalten (EY Public Value Award (4), Thüringer Gründungspreis (5) sowie noch unter dem Gründungsprojektnamen „OrganiX“ Preisträger beim bundesweiten Businessplanwettbewerb Science4Life Venture Cup 2017 (6) und beim 6. Thüringer Strategiewettbewerb für innovative Gründungen 2017 (7). Der modulare Charakter der Chip-Modelle erlaubt zudem die Kombination zweier verschiedener Organmodelle, z.B. Lunge und Leber für vertiefte Studien zur Toxizität inhalierbarer Therapien. Auf Basis dieser Organmodelle kann vor Durchführung von Tierversuchen festgestellt werden, ob ein neuer Wirkstoffkandidat beim Menschen Nebenwirkungen haben könnte oder nicht. Somit lässt sich durch Nutzung dieser Organmodelle einerseits bereits in der präklinischen Phase die Arzneimittelsicherheit erhöhen, andererseits lassen sich auch Kosten und Zeit in der Arzneimittelentwicklung reduzieren, indem Studienabbrüche in humanen klinischen Phasen reduziert werden könnten. Zudem ist es höchstwahrscheinlich, dass die Zahl der Tierversuche in der Wirkstoffentwicklung durch diese Modelle reduziert wird. Organ-on-Chip-Modelle sind die Testsysteme der Zukunft Auf menschliche Organnachbildungen, kultiviert auf mikrofluidischen Chipsystemen (siehe Abb. 1), werden große Hoffnungen gelegt, dass sie zukünftig Tierversuche bei der Chemikalientestung, Arzneimittelentwicklung und anderen Forschungsfragestellungen reduzieren und langfristig auch ersetzen können. Dabei werden häufig adulte Zellen, z.B. Bindegewebszellen der Haut mit Hilfe von bestimmten Faktoren zu Stammzellen reprogrammiert (a), dann in einen gewünschten Zelltyp weiterentwickelt und kultiviert. Die so erhaltenen Zellen tragen die Erbinformation des Spenders, was bei der Erforschung von Erkrankungen und daraus zu entwickelnden personalisierten Therapien einen großen Vorteil bietet. Aus den Zellanordnungen bilden sich Organ-ähnliche Gewebe, die zur Untersuchung durch mehrstufige Prozesse in kleinste Vertiefungen des mikrofluidischen (b) Chips eingebracht und mit einer Blut-ähnlichen Flüssigkeit (Nährmedium mit Zusätzen zum zellulären Funktionserhalt) umspült werden. Abb. 1: Links: Aufbau der Dynamic42 Chip-Plattform. Rechts: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme des Dynamic42 Lebermodells; Blau: Zellkern, Grün: Leberzell-Marker, Orange: Gallenkanälchen-Marker. Fotos: Dynamic42. Begonnen vor rund 20 Jahren, gibt es inzwischen weltweit eine Vielzahl an etablierten Miniorgan-Nachbildungen. Sie werden auf Einzelchips oder in Kombination als Zwei-, Vier- oder weit mehr Organ-Chips kultiviert. Das Wyss-Institut in Boston hat vor kurzem über einen 10-Organ-Ansatz berichtet. In der Studie verknüpften die Wissenschaftler seriell die Gefäßkanäle von acht verschiedenen Organ-Chips, darunter Darm, Leber, Niere, Herz, Lunge, Haut, Blut-Hirn-Schranke und Gehirn, unter Verwendung eines optimierten gemeinsam verwendeten Blutersatzes. Die Blutkanäle der Einzelchips waren dabei von organspezifischen Zellen ausgekleidet. Die Organ-ähnlichen Gewebe und ihre Funktionen waren länger als drei Wochen lebensfähig und ermöglichten, die Wirkung einer Testchemikalie quantitativ vorherzusagen (8). Auch andere Forscher berichteten bereits von einem 10-Organ-Chip (9). Diese Studien skizzieren die langfristige Vision vom „Human-on-a-Chip“ und stellen momentan hochgradig experimentelle Arbeiten da. Es bedarf hier noch umfangreicher Entwicklungsarbeiten bis die für die Wirkstoffprüfung interessanten Grundfunktionen eines menschlichen Organismus nahezu komplett und fehlerfrei im Zusammenspiel abgebildet werden können. Die kleinen, häufig kugeligen oder mehrschichtigen Zellanordnungen simulieren dabei je ein menschliches Organ-ähnliches Gewebe im Miniaturformat. Die wichtigsten Zelltypen wie im echten Organ sind dabei meist vorhanden. Dass derartige Minisysteme (als Ein-Organ-Modell) funktionieren, konnte bereits in unzähligen Machbarkeits- und Validierungsstudien gezeigt werden – an Details muss jedoch noch gearbeitet werden. Dazu gehört die Integration des Immun- und des Hormonsystems. In Zeiten, in denen die Menschheit weltweit durch das Coronavirus (SARS-CoV-2) bedroht wird und alle Hintergründe für eine Impfstoffentwicklung dringend benötigt werden, kann derartigen immunkompetenten Organ-on-a-Chip-Systemen eine hohe Bedeutung zukommen. Das Coronavirus bindet fest an den Rezeptor mit der Bezeichnung ACE2 (Rezeptor-Angiotensin-Converting-Enzyme II) von menschlichen Lungen-, Herz-, Nieren-, Endothelzellen (Zelltyp, der die Blutgefäße auskleidet) und im Magen-Darm-Trakt (10, 11, 12, 13, 14). ACE2 fungiert an den Zellen als Transmembranprotein. Humane in vitro Organ-Modelle können hier als ergänzendes Testungs-Tool für vertiefende Untersuchungen sowohl im Bereich Infektionsbiologie als auch im Bereich präklinische Prüfung neuer Therapeutika dienen. Dynamic42 ist Partner des Forschungscampus InfectoGnostics in Jena. Hier werden Verfahren für die schnelle Vor-Ort-Infektionsdiagnostik entwickelt und Infektionen erforscht, wie z.B. die Lungenentzündung oder Tuberkulose (15). Die Dynamic42 GmbH hat in Kooperation mit weiteren Partnern des Forschungsclusters InfectoGnostics – dem Center for Sepsis Care and Control (CSCC), dem Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie Hans-Knöll-Institut (HKI), dem Universitätsklinikum Jena (UKJ) sowie der Universität Jena – ein künstliches humanes Modell eines Lungenbläschens („Alveolus-on-a-Chip“) entwickelt. Das künstliche Lungenbläschen liefert Ergebnisse für die Infektionsforschung, die näher an der menschlichen Situation sind als ein Tierversuch. Dies kann auch ein wertvolles Forschungstool in der aktuellen Covid-19-Krise werden, um zunächst Funktionsweisen des Virus besser zu verstehen und spätere Therapiemethoden zu evaluieren. Abb. 2: Mikrofluidisch unterstütztes Chipmodell von Dynamic42. Ein Alveolus-on-a-chip wird über eine Pumpe mit blutähnlicher Flüssigkeit versorgt. Der mikrofluidische Chip besteht aus einer oberen (Luft-) und einer unteren (Flüssigkeits-) Kammer, die durch eine poröse Membran voneinander getrennt sind (Abb. unten). In die obere Kammer kommen die Epithelzellen des Alveolus (humane NCI-H441-Zellen), die nach einer Woche Kultur mit (Immunzellen) Makrophagen ko-kultiviert werden. In der unteren Kammer werden Endothelzellen (HUVECS) im Medium kultiviert. Über Mikrokanäle werden die Kompartimente aus einer Flüssigkeitskammer mit Hilfe einer peristaltischen Pumpe versorgt (Abb. oben). Quelle: Deinhardt-Emmer, S., Rennert, K., Schicke, E. et al. (2020). Biofabrication 12/025012 (16). Creative Commons Attribution 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/. Mit Hilfe des Alveolen-Chips konnten die Forscher bereits zeigen, dass bei gleichzeitiger Infektion von Viren und Bakterien – Influenza mit bakterieller Superinfektion durch Staphylokokken – die schützende innere Schicht von Blutgefäßen, das Endothel geschädigt wird (16). Auf diese Weise können sich Erreger und ihre giftigen Stoffwechselprodukte schneller in der Lunge verbreiten und führen zu teilweise schweren Lungenentzündungen (15, 16). Die Lunge: Versorgungs- und Entfernungsorgan Der Körper gewinnt Energie durch oxidativen Abbau von Nährstoffen und braucht daher eine ständige Sauerstoffzufuhr (17). Dafür ist die Lunge zuständig. Sie sorgt auch für den Abtransport von Stoffwechselendprodukten, insbesondere von CO2 und die Entfernung von Fremdpartikeln aus der Lunge. Zudem stellt sie eine wichtige Barriere gegenüber der Umwelt dar. Das sogenannte Respirationsepithel kleidet den überwiegenden Teil des Atemtrakts aus. Es besteht aus mehreren Reihen von Epithelzellen. Auf der Innenseite (Lumen-seitig) der Zelloberfläche befinden sich Flimmerhärchen. Zwischen den normalen Epithelzellen gibt es außerdem Drüsenzellen (sogenannte Becherzellen). Sie produzieren Schleim, der an die Epitheloberfläche in das Lumen abgegeben wird. Die Schleimauskleidung ist eine Schutzschicht, die als Barriere gegen Bakterien und Partikel wirkt (18). Mit ihrer Hilfe soll der Durchtritt von Partikeln verhindert werden. Flimmerhärchen transportieren im gesunden Menschen die Partikel wieder nach draußen. Endokrine Zellen scheiden Serotonin und Peptide aus, mit denen die Geschwindigkeit der Schleimsekretion und Zilienschläge beeinflusst werden kann (19). Sogenannte Clubzellen sezernieren Proteine, die dabei helfen, überschießende Entzündungsvorgänge zu dämpfen. Auch Immunzellen sind in der Lunge vertreten: Alveolarmakrophagen - wanderungsfähige Fresszellen – nehmen Fremdstoffe auf, die in den Alveolarbereich vorgedrungen sind, und machen diese unschädlich (20, 21). Anschließend werden die „gefüllten“ Alveolarmakrophagen mit dem Schleim aus der Lunge hinausbefördert (19). Die Oberfläche der Lunge ist zudem mit einer mikrobiellen Flora, der sog. Mikrobiota besiedelt, die durch Umwelteinflüsse verändert werden kann und einen Einfluss auf die Immunabwehr ausübt (22, 23). Beim Einatmen wird die Luft zunächst nur durch ein sich ständig weiter verzweigendes Röhrensystem geleitet, an dessen Ende die Alveolargänge liegen, die den eigentlichen Respirationsbereich darstellen. In den Alveolen (Lungenbläschen) erfolgt der Gasaustausch durch Diffusion (21). Die Lunge ist im Bereich der Alveolen in vielen Fachbüchern noch immer wie Weinreben dargestellt. In Wahrheit soll es sich jedoch um ein schwammartiges Gewebe handeln, über dessen feinste Wände der Austausch zwischen der Luft und dem Blut erfolgt. Die mechanischen Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Gewebearten, der strömenden Luft und dem Flüssigkeitsfilm auf dem Gewebe sind komplex (24). Die Alveolen sind aus einschichtigen Alveolarepithelzellen des Typs 1 und 2 aufgebaut. Typ 1-Zellen bilden in den Lungenbläschen eine dünne Zellschicht, die an die Wandzellen der Lungenkapillar-zellen grenzen. Sie bilden die Blut-Luft-Schranke. Hier erfolgt der Austausch von Sauerstoff und Kohlendioxid. Der Alveolarzelltyp 2 dagegen stellt das Surfactant dar. Das Surfactant besteht aus Lipiden und Proteinen, die die Oberflächenspannung vermindern und das Zusammenfallen und Verkleben der Alveolen beim Ausatmen verhindern (25). Abb. 3 links: Alveolus mit Kapillarnetz. Rechts: Längsschnitt durch eine Alveole. Gasaustausch am Lungenbläschen. Quelle: iStock/ttsz „…Der Fokus zur Weiterentwicklung der humanen Organmodelle sollte immer auf die menschliche Physiologie ausgerichtet werden…“ Fotos: Dynamic42 Martin Raasch und Dr. Knut Rennert sind Biochemiker, die ihre wissenschaftliche Karriere in der Grundlagenforschung begonnen haben. Hier stellten sie alsbald fest, dass viele Fragestellungen nur in Tiermodellen oder in 2D Standard-Zellkultur bearbeitet werden. Alternativen zum Tierversuch, die nah an die menschliche Physiologie angebunden sind und die einen Mehrwert gegenüber den zuvor genannten Modellen hätten liefern können, gab es nicht. Die beiden haben daher zusammen mit PD Dr. A.S. Mosig bereits vor beinahe 10 Jahren begonnen, humane Modelle zu entwickeln, die der menschlichen Physiologie nahekommen. InVitro+Jobs sprach mit den beiden Gründern von Dynamic42. InVitro+Jobs: Was erforscht und entwickelt Dynamic42? Dynamic42: Zunächst ein recht herzliches Dankeschön für die Intervieweinladung! Dynamic42 ist spezialisiert auf die Vermarktung und Weiterentwicklung der sog. „Organ-on-Chip“-Technologie (miniaturisierte menschliche Organmodelle auf Biochips). Wir haben bereits innerhalb der AG „INSPIRE“ am Universitätsklinikum Jena ein humanes Leber-, ein Alveolen- und ein Darmmodell entwickelt, bevor wir uns entschieden haben, auszugründen, und sind dabei, weitere wichtige Organe auf dem Chip zu entwickeln, wie z.B. eine neurovaskuläre Einheit (c). Eines unserer Hauptanliegen stellt dabei die Integration des menschlichen Immunsystems in diese Modelle dar. Dadurch lassen sich Nebenwirkungen von Wirkstoffen wesentlich besser darstellen, da das Immunsystem umgehend auf körperfremde Stoffe reagiert. Wir haben bereits Monozyten bzw. Makrophagen sowie T-Zellen in unsere Modelle integriert, haben jedoch auch die Möglichkeit, die Immunzellen durch die Modelle fließen zu lassen. Ähnlich der Situation im Körper können die Immunzellen durch den Blutfluss in Zielgewebe transportiert werden. Demnächst werden wir Effekte von neutrophilen Granulozyten in unseren Organ-Modellen untersuchen. Dies sind generell langfristig geplante Arbeiten, da sich neben den biologischen Etablierungsarbeiten auch die Analysen in solchen 3D-Modellen komplexer gestalten. Eine Publikation ist vielleicht erst in gut zwei-drei Jahren in Sicht. Deshalb kann hier nicht kurzfristig mit einer Veröffentlichung der Ergebnisse gerechnet werden. Alles in allem sind wir im Bereich Immunkompetenz auf einem guten Weg und bereits weit vorangekommen. InVitro+Jobs: Welche Art Probleme ergeben sich bei der Integration von Immunzellen? Dynamic42: Probleme ergeben sich sowohl bei der Isolation der Immunzellen als auch bei der Integration in die miniaturisierten Organe. Man muss vorsichtig sein, damit sie nicht im Vorfeld aktiviert werden und Zytokine (d) freisetzen, was dazu führen würde, dass das umgebende Gewebe ggf. durch die Immunreaktion geschädigt wird. Bzw. man muss dafür Sorge tragen, dass die Zellen innerhalb eines mehrschichtigen Organmodells nur dahin migrieren, wo sie auch hingehören. InVitro+Jobs: Immunzellen scheinen sehr wichtig für Aussagekraft der Modelle sein. Was soll in diesem Zusammenhang das EU-Konsortium imSAVAR leisten? Dynamic42: Die involvierten Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen wollen die vielen Organ-on-Chip-Modelle, die es bereits gibt, immunkompetent machen, weil das menschliche Immunsystem in den auf humanem Gewebe basierenden Organchips bislang in vielen Studien kaum Berücksichtigung fand. Zusätzlich sollen auch neue 3D-Modelle entstehen. Ziel ist es, neue Biomarker zu evaluieren und die Wirkungsweisen („mode of actions“) neuer Wirkstoffe und Behandlungsmethoden studieren zu können. Ein Beispiel ist der Einsatz von gentechnisch veränderten T-Zellen im Rahmen der Car-T-Zell-Therapie zur Behandlung von Krebs (e). Ebenso liegen adverse (d.h. schädigende) Wirkmechanismen (Adverse Outcome Pathways (f) im Fokus dieses EU-Projekts. InVitro+Jobs: Können Sie uns ein Beispiel für beobachtete Nebenwirkungen darlegen, die mit dem herkömmlichen Organ-on-a-Chip-Modell nicht entdeckt worden sind? Dynamic42: Wir untersuchen z.B. Wirkstoffe in unseren Modellen, die im Tierversuch unauffällig waren, deren Weiterentwicklung jedoch aufgrund von Nebenwirkungen in der klinischen Phase am Menschen abgebrochen werden musste. Zusätzlich vergleichen wir die Effekte dieses Wirkstoffs mit denen eines zugelassenen Wirkstoffs ähnlichen Typs, der eine Marktzulassung erhalten hat. Wir sehen hier z.B. einen Unterschied in der Zytokin-Freisetzung durch gewebeständige (g) Immunzellen. InVitro+Jobs: Die Modelle, die derzeit mit der Industrie validiert worden sind: sind die demnach unvollständig? Dynamic42: Die Modelle werden immer unvollständig sein, da wir keinen menschlichen Körper in seiner Gesamtheit im Chip nachbauen werden können, jedoch aber zielgerichtet Schlüsselfunktionen. Die neu entwickelten Modelle werden hinsichtlich der Übertragbarkeit auf den Menschen aussagekräftiger im Vergleich zur derzeitig als Standard geltenden 2D Zellkultur und dem Tierversuch. Im Prinzip werden die Methoden/Modelle, die bislang entwickelt worden sind, immer weiter verfeinert und angepasst. So zeigte sich in den letzten Jahren, dass 3D-Modelle aussagekräftiger sind als 2D-Modelle und Organ-on-a-Chip-Modelle aussagekräftiger als 3D-Modelle von Einzelzellen usw. Sicher haben die entwickelten Modelle auch Nachteile, aber sie sind aussagekräftiger als 2D Zellkulturen unter statischen Bedingungen. Der Fokus zur Weiterentwicklung der humanen Organmodelle sollte immer auf die menschliche Physiologie ausgerichtet werden, das ist unser Antrieb. Besonders das Blut als auch die darin enthaltenen Immunzellen darf man daher in den miniaturisierten Organsystemen auf dem Chip nicht vergessen. InVitro+Jobs: Das klingt sehr kompliziert. Bieten Sie deshalb ihre Entwicklung als Serviceleistung an, um die Qualitätsstandards am Ende garantieren zu können? Dynamic42: Man kann in Form der Dienstleistung die Qualität der Produkte am besten kontrollieren. Wir wollen das mittel- bis langfristig erweitern. Zunächst werden wir eine in-house-Plattform zur Standardisierung bereitstellen. Später wollen wir auch Lösungen anbieten, wie Produkte (Kits) zusammen mit einem Training oder am Ende komplett versandfertige Modelle. Aber das ist noch Zukunftsmusik. InVitro+Jobs: Sie haben, in Kooperation mit weiteren Partnern von InfectoGnostics, ein künstliches Modell eines Lungenbläschens („Alveolus-on-a-Chip“) auf Basis menschlicher Zellen entwickelt. Können Sie das kurz beschreiben? Dynamic42: Wir haben das künstliche Lungenbläschen aus der Kombination einer menschlichen Lungenepithelzelllinie (NCI-H441) mit primären Makrophagen und Endothelzellen entwickelt. Wir nutzen hierfür einen Biochip mit zwei Zellkulturkammern, die durch eine poröse Membran getrennt sind. Sie simulieren die Luft- und die Blutseite eines Lungenbläschens. Beide Seiten werden über kleinste Mikrokanäle mit Nährmedien versorgt. Die Alveolarzellen werden luftseitig auf den Chip aufgebracht und mit gewebeständigen, vordifferenzierten Makrophagen ko-kultiviert. Blutseitig kultivieren wir Blutgefäßendothelzellen auf dem Chip. Als "Blut" verwenden wir Nährmedium, das auf Endothelzellen und Immunzellen des Bluts (Monozyten) abgestimmt ist. Es würde sonst in den kleinsten Kanälchen verklumpen. Es ist jedoch auch mit Spenderserum versetzt, so dass auch wichtige humane Serumproteine enthalten sind. Im publizierten Fall (16) wurden Viren und Bakterien (Staphylokokken) – eine simulierte Influenza mit bakterieller Superinfektion – über die Luftseite dazugegeben und untersucht, ob das erstellte Gewebe des Alveolen-Modells beeinträchtigt wird. Es zeigte sich, dass die schützende innere Schicht der Blutgefäße, das Endothel, geschädigt wird. Schwerpunkt war unter anderem, ob und wie eine Immunreaktion der Alveolarmakrophagen nach Influenza-Prä-Inkubation und anschließender Zugabe von Staphylokokken verläuft. Wenn sie nicht gleich auf der Oberfläche von den Makrophagen abgefangen werden, können Fremdpartikel, wie Viren oder Bakterien, luftseitig in die tiefen Lungenbereiche eindringen. Ein Fremdpartikel würde dabei im Luftbläschen von einer Surfactantschicht umschlossen werden. Diese Surfactantmoleküle mit Partikeln werden dann von den Makrophagen erkannt, was zu deren Aufnahme und Zerstörung der Fremdpartikel führt (26). InVitro+Jobs: Kann man ihr Modell auch für die Covid-19 Forschung nutzen? Dynamic42: Untersuchungen zum Infektionsverhalten des SARS-CoV-2-Erregers sind prinzipiell möglich. Künftig wollen wir auch Wirkstofftestungen in diesem Modell vornehmen. Hierzu haben wir bereits industrielle Interessenten und haben zur Weiterentwicklung der Modelle bereits Anträge gestellt. Jedoch müsste man in einem Labor der biologischen Sicherheitsstufe 3 arbeiten. InVitro+Jobs: Wie viele Immunzelltypen können sie in Ihre Alveolus-on-a-Chip-Modelle einbringen? Dynamic42: Abhängig von der Fragestellung können Einzel- als auch Mischpopulationen an Immunzellen neben den bereits erläuterten Alveolarmakrophagen, wie neutrophile Granulozyten und bestimmte T-Zellen, eingebracht werden. InVitro+Jobs: Welche Schwierigkeit besteht bei der Integration von T-Zellen? Dynamic42: T-Zellen müssen permanent perfundiert (d.h. mit einer Flüssigkeit umströmt) werden und man muss eine hohe Anzahl dieser Zellen vorrätig haben, um Effekte erkennen zu können. Auch braucht es eine ganze Weile, bis sich T-Zellen am Gewebe festhalten bzw. ihre Effekte sichtbar werden. Hinzu kommt, dass man sich am Ende sicher sein muss, dass der beobachtete Effekt auch auf die T-Zellen und nicht auf ein Artefakt zurückzuführen ist. InVitro+Jobs: Ist geplant, die verschiedenen, von Ihnen entwickelten Organ-Chips mit Leber, Darm und Alveolenzellen auch miteinander zu einem Multiorgan-on-a-Chip zu kombinieren? Dynamic42: Ja, im Prinzip schon. Allerdings nur zwei oder drei Organe miteinander. Wir arbeiten z.B. derzeit an einem Leber-Darm-Modell, die über den Blutkreislauf verbunden sind. Das Modell wird gerade standardisiert. Es sollen aber erst einmal nicht mehr als drei Organtypen sein, da sonst zu viele Zufallsvarianzen entstehen, die sich je nach Anzahl der verbundenen Organmodelle anhäufen können. Hierfür müssen mathematische Modelle entwickelt werden, die den Einfluss dieser unbekannten Faktoren berechnen und herausrechnen können. Derzeit verfügen wir jedoch nicht über ein derartiges mathematisches Modell. InVitro+Jobs: Inwieweit kann man den Tierversuch mit Ihren Modellen ersetzen? Dynamic42: Dies ist abhängig vom Einsatzgebiet des Modells. Dies pauschal in Prozentsätzen darzustellen, ist nicht möglich. Wir hoffen, langfristig 10% der präklinischen Tierversuche in der Wirkstoffentwicklung mit unseren Modellen ersetzen zu können, gegebenenfalls wird dies mit fortschreitender Technologieentwicklung auch mehr werden. Wir streben an, dass unsere humanen Modelle als Alternative zum Tierversuch anerkannt werden und einen breiten Einsatz erfahren. Bei der Arzneimittelentwicklung kann man die Organ-on-a-Chip-Technologie bereits jetzt verwenden, um Vorabinformationen zu gewinnen, womit sich der Tierversuch zumindest reduzieren lässt. InVitro+Jobs: Wir danken für das Gespräch. Literatur: (1) https://dynamic42.com/ (2) https://www.cluster-thueringen.de/aktuelles/news/news-details/news/thueringer-gruenderpreis-2018-in-hoehe-von-75-000-euro-vergeben/ (3) https://www.bm-t.de/2020/das-jenaer-biotechnologieunternehmen-dynamic42-wirbt-sieben-stelliges-investment-ein/ (4) https://eypva.com/de/award/award18/dynamic42/ (5) https://www.thex.de/blog/thueringer-gruenderpreis-2018-das-sind-die-gewinner/ (6) https://www.science4life.de/preistraegerarchiv/?preis_year=2017 (7) https://www.thex.de/innovativ/2017/10/18/innovative-unternehmensstrategien-aus-thueringen-praemiert/ (8) Novak, R., Ingram, M., Marquez, S. et al. (2020). Robotic fluidic coupling and interrogation of multiple vascularized organ chips. Nat Biomed Eng 4, 407–420. https://doi.org/10.1038/s41551-019-0497-x (9) https://cn-bio.com/cn-bio-to-bring-10-organs-together-on-a-chip-2/ (10) Markus Hoffmann, Hannah Kleine-Weber, Simon Schroeder, Nadine Krüger, Tanja Herrler, Sandra Erichsen, Tobias S. Schiergens, Georg Herrler, Nai-Huei Wu, Andreas Nitsche, Marcel A. Müller, Christian Drosten & Stefan Pöhlmann (2020). SARS-CoV-2 Cell Entry Depends on ACE2 and TMPRSS2 and Is Blocked by a Clinically Proven Protease Inhibitor. Cell 181: 1-10. April 16, 2020. https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.02.052 (11) Zhou P., Yang X., Wang G. et al. (2020). A pneumonia outbreak associated with a new coronavirus of probable bat origin. Nature 579: 270–273. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2012-7?proof=trueMay%2F (12) C. Tikellis & M. C. Thomas (2012): Angiotensin-Converting Enzyme 2 (ACE2) is a Key Modulator of the Renin Angiotensin System in Health and Disease. International journal of peptides 2012, Article ID 256294. https://www.hindawi.com/journals/ijpep/2012/256294/ (13) R&D Systems (2020). ACE-2: The Receptor for SARS-CoV-2 https://www.rndsystems.com/resources/articles/ace-2-sars-receptor-identified (14) Varga, Z., Flammer, A. J., Steiger, P., Haberecker, M., Andermatt, R., Zinkernagel, A. S., Mehra, M. R., Schuepbach, R. A., Ruschitzka, F. & Moch, H. (2020). Endothelial cell infection and endotheliitis in COVID-19. The Lancet https://doi.org/10.1016/ S0140-6736(20)30937, https://www.thelancet.com/action/showPdf?pii=S0140-6736%2820%2930937-5 (15) https://www.infectognostics.de/infektionsdiagnostik/aktuelles/details/news/superinfektionen-bei-influenza-jenaer-lungenblaeschen-chip-zeigt-wie-bakterien-und-viren-zellbarrie.html (16) Deinhardt-Emmer, S., Rennert, K., Schicke, E., Cseresnyés, Z., Windolph, M., Nietzsche, S., Heller, R., Siwczak, F., Haupt, K. F., Carlstedt, S., Schacke, M., Figge, M. T., Ehrhardt, C., Löffler, B. & Mosig, A. 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(22) Gollwitzer ES, Saglani, S, Trompette A, Yadava K, Sherburn R, McCoy KD, Nicod LP, Lloyd CM & Marsland BJ (2014): Lung microbiota promotes tolerance to allergens in neonates DP-L1. Nat Med. 20 (6) :642-647. doi: 10.1038/nm.3568. (23) Yun, Y, Srinivas, G, Kuenzel, S, Linnenbrink, M, Alnahas, S, Bruce, KD, Steinhoff, U, Bainesm JF & Schaible UE (2014): Environmentally Determined Differences in the Murine Lung Microbiota and Their Relation to Alveolar Architecture. PLOS ONE December 3, 2014. DOI: 10.1371/journal.pone.0113466 (24) https://science.apa.at/rubrik/medizin_und_biotech/Digitales_Lungenmodell_fuer_schonendere_kuenstliche_Beatmung/SCI_20200423_SCI39371351254274450 (25) Speckmann, E.-J., Hescheler, J. & Köhling, R. (2008): Physiologie. Urban & Fischer Verlag, München. (26) Schicke, E., Cseresnyés, Z., Rennert, K., Vau, V., Haupt, K. F., Hornung, F., Nietzsche, S., Swiczak, F., Schmidtke, M., Glück, B., Koch, M., Schacke, M., Heller, R., Mosig, A. S., Figge, M. T., Ehrhardt, C., Löffler, B. & Deinhardt-Emmer, S. (2020). Staphylococcus aureus Lung Infection Results in Down-Regulation of Surfactant Protein-A Mainly Caused by Pro-Inflammatory Macrophages. Microorganisms 8/577. doi:10.3390/microorganisms8040577 Glossar: (a) Zell-Reprogrammierung:Mit Hilfe von Transkriptionsfaktoren ist es möglich, somatische Zellen in einen Pluripotenz-Zustand umzuprogrammieren, einen Entwicklungszustand ähnlich wie bei embryonalen Stammzellen (https://www.biocompare.com/Understanding-the-Key-Epigenetic-Processes-in-Cellular-Reprogramming-and-Pluripotency-Building-Future-Therapeutics-6/) (b) Mikrofluidik: Verhalten kleiner Mengen von Flüssigkeit auf engstem Raum (https://www.laborjournal.de/editorials/userdoc/585_1.pdf) (c) neurovaskuläre Einheit: Blutkapillaren, bei denen jedes derfeinen Blutgefäße aus Endothelzellen besteht, die durch extrem dichte »Tight Junctions« miteinander verbunden sind, umhüllt von Perizyten und Astrozyten. In ihrer Gesamtheit bilden sie die Blut-Hirn-Schranke (BHS), auch neurovaskuläre Einheit genannt (https://academic.oup.com/neurosurgery/article/82/6/770/3988111) (d) Zytokine: Entzündungsbotenstoffe (e) Car-T-Zell-Therapie: https://www.novartis.de/stories/entdecken/wie-die-car-t-zell-therapie-funktioniert (f) Adverse Outcome Pathways: https://de.wikipedia.org/wiki/Adverse_Outcome_Pathway, https://www.oecd.org/chemicalsafety/testing/adverse-outcome-pathways-molecular-screening-and-toxicogenomics.htm (g) gewebsständig: dem Gewebe zugeordnet

Die Humane World for Animals hat am 10.6.26 im Europäischen Parlament eine Informationsveranstaltung zum Thema „Funding for Non-Animal Science: Moonshot for NAMs“ organisiert. Sie wurde von den Europaabgeordneten Cristina Guarda (Grüne/EFA) und Sebastian Everding (Die Linke) ausgerichtet. Es handelte sich um ein Rundtischgespräch zur finanziellen Unterstützung der beschleunigten Entwicklung, Validierung und Einführung von NAMs in der biomedizinischen Forschung und bei Sicherheitsprüfungen. Ein Moonshot ist ein extrem ambitioniertes, scheinbar unmögliches Projekt wie die Mondlandung, das auf einen radikalen Durchbruch anstelle kleiner Verbesserungen abzielt. Foto: CristianIS, Pixabay. Die hybride Veranstaltung zielte darauf ab, die Integration von NAMs in „Horizon Europe 2028–2034“ zu unterstützen und die Europäische Union dazu aufzufordern, ein groß angelegtes, gut finanziertes europäisches visionäres Innovations- und Forschungsprogramm ins Leben zu rufen, das der Beschleunigung der Entwicklung, Validierung und Einführung von NAMs in der biomedizinischen Forschung und bei Sicherheitsprüfungen gewidmet ist. Anfang Juni ist die Roadmap zum Ausstieg aus den Tierversuchen für die Chemikalienbewertung von der Europäischen Kommission veröffentlicht worden. So äußerte z.B. Anton Ussi, Geschäftsführer von EATRIS ERIC, der europäischen ESFRI-Infrastruktur für translationale Medizin: „NAMs stammen von den Patienten selbst und können daher die menschliche Umgebung besser nachbilden. Sie können uns dabei helfen, die Ausfallraten zu senken. ‚Moonshot for NAMs‘ könne dazu beitragen, den Validierungsprozess zu koordinieren und zu straffen.“ Der Hauptgrund für eine fehlende Aufnahme der neuen Verfahren ist nicht fehlende wissenschaftliche Evidenz, sondern eine kulturelle und Bildungslücke, hier es in Podiumsdiskussion. Praktische Barrieren seien fehlende hochqualitative Daten, wofür es den Zugang braucht. Hier könnte ein europäisches Investment den Unterschied machen. Zudem könne eine Akzeptanz von NAMs auch die Kosten der klinischen Testung reduzieren. Soweit stehen die meisten hinter der Umsetzung der Roadmap. Jedoch brauche es für dieses Vorhaben ein nachhaltiges Investment. Bislang habe die EU bis 2017 im Rahmen von Horizon Europe insgesamt 15 Milliarden Euro in NAMs investiert, wurde dazu mitgeteilt. Derzeit wird das nächste Programm für 2028 bis 2034 geplant. Das European Innovation Council könnte hier auch eine Rolle spielen. EU im internationalen Vergleich unterfinanziert Eine Basis für die Veranstaltung war das Strategiepapier zur Information von politischen Entscheidungsträgern, "A Moonshot for NAMs: Leveraging non-animal methods to position Europe as global leader in health research". Dieses wurde von der BioMed21 Collaboration verfasst, von einer internationalen Gruppe von Wissenschaftlern, Politik- und Kommunikationsexperten. Ziel der Gruppe ist es, humanrelevante Forschung zu fördern, um dringende Gesundheitsprobleme zu lösen, die Patientenergebnisse zu verbessern, die Wissenschaft voranzubringen und die Abhängigkeit von Tierversuchen zu reduzieren. Unterstützt wird die Organisation von Ombion, DMT10, der Tissuse GmbH, dem 3R-Center Tübingen, Young TPI und weiteren. Die BioMed21 Collaboration kritisiert, dass die EU-Strategie „Choose Europe for life sciences“ lediglich mit 10 Milliarden € jährlich aus verschiedenen EU-Förderprogrammen unterstützt werde. NAMs würden darin zwar erwähnt, deren gezielte Finanzierung sei bislang jedoch gering. Im Horizon Europe 2026–2027 Arbeitsprogramm seien aktuell nur 50 Millionen € für NAMs vorgesehen. Das entspräche einem sehr kleinen Anteil am gesamten Forschungs- und Innovationsbudget (ungefähr 10 Milliarden € pro Jahr). Im internationalen Vergleich sei die EU damit unterfinanziert und die aktuelle Finanzierung reiche nicht aus, um die internationale Wettbewerbsfähigkeit zu sichern sowie den Impact für Patienten und Industrie zu beschleunigen. Moonshot: Eine Milliarde für NAMs Die BioMed21 Collaboration schlägt ein dediziertes 1-Milliarde-€-Moonshot-Programm für NAMs im Rahmen von Horizon Europe 2028–2034 und dem European Competitiveness Fund vor. Dieses Programm soll alle Entwicklungsstufen (Technology Readiness Levels, TRLs) abdecken: von der Grundlagenforschung über Validierung und regulatorische Qualifikation bis hin zur Markteinführung und breiten Anwendung. Die Finanzierung soll gezielt Validierung, Infrastruktur, Ausbildung, gesellschaftliche Akzeptanz und die Entwicklung eines europäischen NAMs Integration Hub unterstützen. Die Finanzierung soll dabei mit klaren Leistungsindikatoren, Governance-Strukturen und einer Koordination zwischen bestehenden EU-Förderinstrumenten verbunden werden. Die Förderung soll auch gezielt One Health-Forschung und gesellschaftliche Herausforderungen (z.B. Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, antimikrobielle Resistenzen) adressieren. Quelle: BioMed21_MoonShot_PolicyPaper_Dec2025

Am 17. November findet die Jahreskonferenz der European Partnership for Alternative Approaches (EPAA) in Brüssel statt. Thematisch geht es um die Umsetzung der In der EU erarbeiteten Roadmap zum Ausstieg von Tierversuchen in der Chemikalienbewertung. Vertreter aus der Industrie, Europäischen Kommission, Regulierungsbehörden, Wissenschaft, von Forschungsorganisationen, NGOs und internationalen Interessengruppen kommen zusammen, um die die Zukunft der NAMs und deren Einbindung in Wissenschaft und Regulierung zu erörtern. Neben einem Überblick über die Erfolge der EPAA und die Aktivitäten zur Umsetzung der Roadmap wird es eine Verleihung des EPAA 3Rs Science Prize 2026 und zwei Podiumsdiskussion geben, die sich mit der globalen Zusammenarbeit zur Förderung von NAMs und einer Common Data Platform on Chemicals (CDPC) befassen. Genaues Datum: Dienstag, 17. November 2026, 10:00–17:00 Uhr (CET) Lokation: Albert-Borschette-Kongresszentrum, Brüssel, Belgien. Die Teilnahme ist kostenlos, Teilnehmer:innen können sichab September 2026anmelden. Weitere Informationen: https://single-market-economy.ec.europa.eu/sectors/chemicals/european-partnership-alternative-approaches-animal-testing_en

Ein Forschungsteam aus Jena hat ein humanes Darm-Organ-on-Chip-Modell zur Untersuchung der schützenden Rollen von Butyrat gegen Candida albicans im Zusammenhang mit entzündlichen Darmerkrankungen entwickelt. Mit ihrem Modell konnten sie zeigen, dass Butyrat die Reinigung des Darms fördert und verhindert, dass diese Darmpilze tiefer ins Gewebe eindringen können. Pilze im Darm sind bei gesunder Darmflora und ausreichend verschiedenen Darmbakterien kein Problem, da die Pilze auf natürliche Weise bekämpft und an der Ausbreitung gehindert werden. (1) Manche Wissenschaftler:innen betrachten Candida albicans-Pilze als opportunistische Erreger, da eine Besiedlung mit C. albicans an der Ausbildung des intestinalen Immunsystems beteiligt ist, denn sie lösen vor allem die Th17-Reaktionen aus, die für die Schleimhaut- Immunität wichtig sind und dadurch die Immunabwehr gegen andere Pathogene wie z.B. Staphylococcus aureus oder Pseudomonas aeruginosa erhöhen. (2) Ist die Abwehr jedoch geschwächt, finden Pilze einen idealen Nährboden im Darm. Bestimmte Candida albicans-Stämme können den Darm von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen schädigen, da sie ein starkes Toxin namens Candidalysin produzieren. (1) Butyrat ist eine kurzkettige Fettsäure, die von Darmbakterien auf natürliche Weise gebildet wird, entsteht, indem bestimmte Darmbakterien die mit der Nahrung aufgenommenen Ballaststoffe fermentieren. Sie macht die Darmwand weniger durchlässig und kann Entzündungen lindern. Ihre nützliche Funktion bei Reizdarm, Colitis ulcerosa und Diabetes Typ 2 ist Gegenstand der Forschung. (3) Aktive Colitis ulzerosa. Foto: J. Guntau, Wikipedia. Das neue Jenaer Organ-on-a-Chip-Modell simuliert die menschliche Darmwand mit epithelialen, endothelialen und Immunzellen (Makrophagen), die aus Monozyten gewonnen worden waren. Um eine Darmentzündung und Barrierefunktionsstörung künstlich nachzubilden, verwendete das Forschungsteam den chemischen Wirkstoff Dextran-Natriumsulfat, der auch im Tierexperiment verwendet wird. Ein experimentell hinzugegebener Stamm von C. albicans verursachte verstärkte Invasion, Hyphenbildung und Epithel- sowie Endothelschädigung. Durch Hinzugabe von Butyrat stabilisierten sich die beeinträchtigten Zellverbindungen, die die Regeneration der Darmepithelien wurde gefördert. Butyrat reduzierte die Pilzadhäsion, Hyphenbildung und tiefere Gewebeinvasion, was die Barriere stärkte und die Pilzbelastung senkte. Mit hochauflösender Mikroskopie gelang es dem Team, die Zellstrukturen und die Pilzbesiedlung sichtbar zu machen. Per Durchflusszytometrie, Zytokinmessungen (IL-6, IL-8 und MCP-1) und LDH-Tests wurden Immunantworten und Zellschäden untersucht. Dabei konnten sie bestätigen, dass Butyrat in der Lage war, die Barrierefunktion zu erhalten und die Pilztranslokation zu reduzieren. Die Makrophagenvielfalt wurde gefördert und Entzündungen abgeschwächt. Die Wissenschaftler:innen schlussfolgerten, dass Butyrat eine doppelte Schutzfunktion im Darm hat und damit Potenzial für neue Therapien zur Stärkung der Abwehr der Darmschleimhaut bei entzündlichen Darmerkrankungen bietet. Originalpublikation: Allwang M, Wipplinger M, Akbarimoghaddam P, Alonso-Roman R, Cseresnyes Z, Dietschmann A, Wegner V, Feile A, Bachelot Y, Warschinke M, Hassan MIA, Mittag S, Huber O, Hube B, Gresnigt MS, Figge MT, Mosig AS. Human Colitis-on-Chip Model Reveals Dual Roles of Butyrate in Epithelial and Macrophage Defense Against Candida albicans Tissue Invasion. Small. 2026 Jul;22(37):e00074. doi: 10.1002/smll.202600074. Epub 2026 May 15. PMID: 42138066; PMCID: PMC13325699. Weitere Informationen: (1) Leibniz HKI (2022). Candidalysin fördert entzündliche Darmerkrankungen. Aussicht auf individualisierte Behandlungsmethoden. Online: https://www.leibniz-hki.de/de/nachricht/candidalysin-foerdert-entzuendliche-darmerkrankungen.html (2) IMD Labor Berlin (2026). Die Rolle von Candida-Hefen im Darm. Online: (3) Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (2018). Artenvielfalt der guten Darmbakterien hält uns gesund. Braunschweiger Forscher des HZI identifizieren Butyrat-bildende Bakteriengruppen des Darmmikrobioms. 8.1.2018. https://www.helmholtz-hzi.de/media-center/newsroom/news-detailseite/artenvielfalt-der-guten-darmbakterien-haelt-uns-gesund/

Bis 2035 will China laut seinem nationalen Entwicklungsplan die unangefochtene weltweite Führungsmacht in der Bioökonomie und Biomedizin sein. Da klassische Tierversuche der Flaschenhals in der Medikamentenentwicklung sind (teuer, langwierig, logistisch aufwendig), betrachten Chinas Strategen die Digitalisierung und Biologisierung der Testverfahren als den Hebel, um den Westen endgültig abzuhängen. Hupps, da war doch schon mal was: als Deutschland kaum noch Wert auf die Solarkollektoren legte, erkannt China den Wert dieser Entwicklungen und ist seitdem Weltmarktführer. Foto: senivpetro, magnific. Quelle und weitere Informationen: https://www.covingtonblogs.com/2025/02/13/china-releases-2027-2035-reform-blueprint-for-life-sciences-industry/ https://www.tier-frei-forschen.de/post/deutschland-deutscher-bundeskanzler-will-horizon-europe-k%C3%BCrzen

Lang erwartet hat die Europäische Kommission am Montag die Roadmap für den Ausstieg aus dem Tierversuch in der Chemikalientestung veröffentlicht. Begleitet wurde dies von einem dreitägigen Kongress. Die Initiative knüpft an die Europäischen Bürgerinitiative „Save Cruelty Free Cosmetics“ an, die eine große öffentliche europäische Unterstützung für die Beendigung von Tierversuchen erfahren hatte. Grafik: Magnific. Die Roadmap ist ein umfassender, mehrstufiger Plan, der konkrete Maßnahmen, organisatorische Strukturen und Erfolgskriterien für den Ausstieg aus Tierversuchen bei chemischen Sicherheitsbewertungen in der EU vorgibt. Sie setzt auf Innovation, Zusammenarbeit und kontinuierliche Anpassung an den Stand der Wissenschaft. Die Roadmap besteht aus einem Kommunikationsdokument und aus einem sogenannten Staff Working Dokument mit 253 Seiten. Der Fahrplan sieht klare, konkrete Schritte zum Übergang zu innovativen tierversuchsfreien Methoden vor. Tierversuche für die Chemikaliensicherheitsbewertung sollen in 15 Bereichen schrittweise ersetzt werden, darunter für Industrie- und Verbraucherchemikalien, Pestizide und Biozide, Arzneimittel sowie Lebensmittel- und Futtermittelzusatzstoffe. Im Kommunikationsdokument (1) werden drei Säulen beschrieben: In der ersten Säule soll der schrittweise Ausstieg aus Tierversuchen vorangetrieben und die Entwicklung sowie Einführung tierversuchsfreier Verfahren beschleunigt werden. Die zweite Säule will Europa an der Spitze von Forschung und Innovation halten, indem ein breit gefächertes Ökosystem aus Forschung und unternehmerischer Innovation unterstützt werden soll, um tierversuchsfreie Ansätze zu entwickeln, inklusive KI-Ansätze. Die dritte Säule benennt die Zusammenarbeit in Europa und darüber hinaus. Die Kommission bemerkt selbst im Kommunikationsdokument, dass die Fortschritte bei der schrittweisen Beendigung von Tierversuchen insgesamt zu langsam waren. Die Zahlen belegen: 2023 waren noch mehr als 18,3% aller Tierversuche mit 1.477.093 Tieren in der EU (inkl. Norwegen) in regulatorischen Tests. Davon litten 569.589 Tiere in Qualitätskontrollen (Chargensicherheits- und Potenzprüfungen sowie Pyrogenitätstests), 457.142 Tiere litten dagegen in Giftigkeitsprüfungen, vor allem in akuten und sub-akuten Toxizitätstests, Hautsensibilisierungstests, Langzeittests bei wiederholter Verabreichung, Reproduktions- und Entwicklungstoxizitätstests, pharmakokinetischen, pharmakodynamischen und Ökotoxizitätstests. (2) In ihrem Fahrplan räumt die Kommission ein, dass "tierversuchsfreie Ansätze das Potenzial haben, kosteneffizienter und schneller zu sein und so die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern und die Zeit bis zur Vermarktung zu verkürzen. Die Weiterentwicklung tierversuchsfreier Ansätze sei auch erforderlich, um die Innovationskraft von Industriezweigen zu stärken." Die Kommission habe dafür in den letzten beiden Jahrzehnten fast 1,5 Mrd. EUR für die Forschung bereitgestellt und eine der weltweit fortschrittlichsten Industrien für Alternativen zu Tierversuchen geschaffen. Der Fahrplan umfasst 22 Maßnahmen, die von der Förderung von Forschung und Innovation über die Unterstützung der Validierung, Standardisierung und Qualifizierung tierversuchsfreier Ansätze bis hin zur Zusammenarbeit sowohl innerhalb der EU als auch mit Drittländern reichen. 2029 scheint die Frist für die kurzfristigen Methoden zu sein Für alle toxikologischen Studienziele (Endpunkte, z. B. akute Toxizität, Genotoxizität, Karzinogenität, wiederholte Dosis-Toxizität, Entwicklungs- und Reproduktionstoxizität) werden konkrete kurz-, mittel- und langfristige Maßnahmen nach dem drei-Körbe-Prinzip vorgeschlagen. Diese reichen von sofort umsetzbaren Alternativen (z. B. in vitro- und in silico-Methoden) bis zur Entwicklung eines neuen wissenschaftlichen Bewertungsrahmens (Next Generation Risk Assessment, NGRA). Was unter kurz-, mittel- und langfristig zu verstehen ist, ist im umfangreichen Staff Working Dokument zu finden. Zu den kurzfristigen Maßnahmen gehört insbesondere die Anpassung von Rechtsvorschriften und Leitlinien bis 2029, um verfügbare tierversuchsfreie Ansätze in die Regulierungspraxis zu übernehmen und „überflüssige“ Tierversuche zu eliminieren. Kurzfristige Maßnahmen: Ersatz, Verzicht und virtuelle Kontrollgruppen Die sofort umsetzbaren Alternativen umfassen vor allem in silico- und in vitro-Methoden, die für bestimmte Endpunkte bereits validiert und regulatorisch anerkannt sind. Zusätzlich können durch optimierte Studiendesigns und Nutzung vorhandener Daten Tierversuche reduziert oder ganz vermieden werden. Die Roadmap der Europäischen Kommission sieht vor, Tierversuche dort, wo es bereits möglich ist, unmittelbar durch tierfreie Methoden zu ersetzen. Diese Alternativen sind bereits ausreichend entwickelt und können kurzfristig in der regulatorischen Praxis angewendet werden. Dazu gehört der Einsatz von Computermodellen wie QSAR-Modelle (Quantitative Struktur-Aktivitäts-Beziehungen) zur Vorhersage der akuten oralen Toxizität von Chemikalien oder die Pharmakokinetische Modellierung zur Vorhersage des Rückgangs von Rückständen in Zielorganismen. Zellkultur-Assays können bereits eingesetzt werden zur Vorhersage im Bereich der Entwicklungsneurotoxizität, Missbildungen, Embryoletalität, Pyrogenität oder Sensibilisierung. In der Umwelttoxizität kann der Fischzelllinien-Test als Ersatz für akute Fischtoxizitätstests dienen, sofern die Chemikalie im Anwendungsbereich liegt. Durch Nutzung vorhandener Daten kann zudem auf Tierversuche verzichtet werden, wenn ausreichend historische Daten oder Informationen zu ähnlichen Substanzen ausreichend vorliegen, z.B. zum Verzicht der zweiten Testart in Langzeitstudien bei Pestiziden. Eine Reduktion der Tierzahlen ist durch virtuelle Kontrollgruppen möglich (z. B. bei wiederholter Dosis-Toxizität in der Humanmedizin). Durch Integration zusätzlicher Studienziele in bestehende Studien sollen weitere Tierversuche vermeidbar sein. Im Bereich der Hautsensibilisierung sind bereits validierte in vitro-Tests zu nutzen. Bei der Prüfung auf Entwicklungsneurotoxizität kann eine Batterie von in vitro-Tests genutzt werden. Bei ausreichender Datenlage kann auf zusätzliche Tierversuche verzichtet werden. Die Belastung in Tierversuchen soll ebenfalls reduziert werden durch Umwandlung des Studienziels „Letalität“ in „offensichtliche Toxizität“ (evident toxicity): Ein Computermodell (QSAR) kann akute Toxizitätstests ersetzen, wenn die Testchemikalie im Anwendungsbereich des Modells liegt. Mittelfristige Maßnahmen: Erweiterung und Validierung von in vitro-Methoden Mittelfristige Alternativen umfassen die Weiterentwicklung, Validierung und regulatorische Integration komplexerer tierfreier Methoden, die Kombination verschiedener Ansätze in integrierten Teststrategien sowie die Optimierung bestehender Tierversuche. Dazu gehört z.B. die Entwicklung und Standardisierung komplexerer Zellkulturmodelle (z. B. Organoide, Organs-on-a-Chip) für die Bewertung von Genotoxizität, Karzinogenität, Entwicklungs- und Reproduktionstoxizität (DART). Validierung und regulatorische Anerkennung von in vitro-Batterien, z. B. für die Entwicklungsneurotoxizität (DNT-IVB) und DART. Auch die Ausweitung der Anwendungsbereiche von QSAR-Modellen auf weitere Chemikalienklassen gehört dazu oder Entwicklung von Leitfäden und regulatorischen Rahmenbedingungen sowie Fallstudien für integrierte Teststrategien (IATA) und Weight-of-Evidence-Ansätze, um verschiedene tierfreie Methoden (in vitro, in silico, Read-Across) für komplexe Endpunkte wie Karzinogenität oder endokrine Disruption systematisch zu kombinieren. In den Umweltgiftigkeitsprüfungen gehören dazu der Ausbau und die Validierung von Alternativen für Bioakkumulationstests (z. B. in vitro-Biotransformationsassays, IVIVE-Modelle für Luft- und Wasserorganismen). Weitere Methoden sind dem Dokument zu entnehmen.(3) Langfristige Alternativen: ein anderer Bewertungsrahmen ist in Arbeit Langfristige Alternativen zielen auf einen grundlegenden Paradigmenwechsel ab: Die Entwicklung und Implementierung eines neuen wissenschaftlichen Bewertungsrahmens (Next Generation Risk Assessment, NGRA), der vollständig auf tierfreie Methoden setzt. Dies erfordert neue Konzepte, Methoden und regulatorische Anpassungen, um komplexe toxikologische Fragestellungen ohne Tierversuche beantworten zu können. Die Nutzung von Omics-Technologien (z. B. Genomik, Proteomik), Hochdurchsatzverfahren und Computermodellen ist vorgesehen. Der Fokus soll auf der Beschreibung von Toxizität durch molekulare Veränderungen statt durch beobachtete Schäden an Tieren liegen. In silico-Methoden sollen ausgebaut und standardisiert werden, Big Data, KI und maschinelles Lernen zur Integration und Auswertung großer Datenmengen aus verschiedenen Quellen zum Einsatz kommen. Die Teststrategien sollen Mechanismus-basiert sein: Sogenannte Adverse Outcome Pathways (AOPs) und quantitativen AOPs (qAOPs) sollen entwickelt und genutzt werden, um molekulare und zelluläre Veränderungen mit regulatorisch relevanten Endpunkten zu verknüpfen. Testbatterien für die Studienziele Entwicklungsneurotoxizität, Reproduktionstoxizität, Karzinogenität werden entwickelt. Komplexe Studienziele sollen mit validierten Organoiden, Organ-on-a-Chip-Systemen und fortgeschrittenen in vitro-Modellen für komplexe Fragestellungen wie Karzinogenität, Entwicklungs- und Reproduktionstoxizität möglich sein. Langfristig soll z.B. die In Vitro Testbatterie zur Bewertung der Entwicklungsneurotoxizität weiterentwickelt und validiert werden, um sie als Standard für die Bewertung der Entwicklungsneurotoxizität zu etablieren. Für die Bewertung des Krebsauslösenden Potenzials (Karzinogenität) werden Weight-of-Evidence-Ansätze entwickelt, die in vitro-, in silico- und gegebenenfalls kurze in vivo-Tests kombinieren. In der Umweltbewertung werden die Anwendungsbereiche von Alternativen wie dem Fischzelllinien-Test (OECD TG 249) und dem Fisch-Embryo-Test (OECD TG 236) erweitert und validiert. Es wird z.B. ein tierversuchsfreies Rahmenwerk für die Umweltbewertung (z. B. für Fische, Vögel, Säugetiere) entwickelt und die Bewertung der Biotransformation tierversuchsfrei möglich sein. Es soll ein einheitlicher Bewertungsrahmen nach dem "One Health"-Prinzip entwickelt werden, der Human- und Umweltaspekte integriert. Aber: Wichtige Fragen hinsichtlich der Finanzierung ungeklärt Es ist anzumerken, dass bislang keine separaten Förderprogramme für die Umsetzung der Roadmap eingerichtet wurden. Es gäbe nicht die eine Finanzierung für die Roadmap, teilt Georg Streck, Policy Officer bei der Europäischen Kommission, mit. Der Lenkungsausschuss soll jedoch die Fördermöglichkeiten für die Umsetzung der in der Roadmap enthaltenen Maßnahmen ermitteln und priorisieren. Die Kommission hat vorgeschlagen, bis 2027 über Möglichkeiten zur Finanzierung von Aktivitäten zu informieren, die diese Maßnahmen unterstützen. Leider: Nicht alle Tiere haben eine Chance Ein Wehmutstropfen ist auch, dass nicht alle Tiere, die in Sicherheitsprüfungen eingesetzt werden, von dem in der Roadmap vorgesehenen Ausstiegsplan profitieren werden. Tiere, die zur Prüfung von Biologika, Impfstoffen, Gentherapien, Arzneimitteln für neuartige Therapien und Tierarzneimitteln für neuartige Therapien verwendet werden, die nicht als Chemikalien eingestuft sind, fallen nicht in den Anwendungsbereich der Roadmap. Ausgenommen sind auch die letzten Stufen der Sicherheitstestung von Tierarzneimitteln an Zieltierarten. Quellen: (1) Europäische Kommission (2026). Roadmap towards phasing out animal testing for chemical safety assessments. Online. https://single-market-economy.ec.europa.eu/publications/roadmap-towards-phasing-out-animal-testing-chemical-safety-assessments_en (2) Europäische Kommission (2026). ALURES – Animal-use reporting - EU System. Statistics Database on the use of Animals for Scientific Purposes under Directive 2010/63/EU. Section 2 – Details of all uses of animals for research, testing, routine production and education and training purposes in the EU. Online: https://webgate.ec.europa.eu/envdataportal/content/alures/section2_number-of-uses.html (3) Europäische Kommission (2026). Commission Staff Working Document. Accompanying the document Communication from the Commission Roadmap towards phasing out animal testing for chemical safety assessments. SWD (2026) 144 final. Brüssel 01.06.2026. https://ec.europa.eu/transparency/documents-register/detail?ref=SWD(2026)144&lang=en

Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt hat ihr Förderkonzept "e2Health – In silico-Forschung für die Medizin der Zukunft" Ende Juni veröffentlicht. Es unterstützt die (Weiter-)Entwicklungen von In silico-Methoden und Softwarewerkzeugen in Kombination mit KI-Technologien für die Gesundheitsforschung. Hauptsitz des BMFTR in Bonn. Foto: Nicolas17. Wikipedia. CC BY-SA 2.5 Gefördert werden interdisziplinäre Verbundprojekte zur Entwicklung innovativer In silico-Methoden in der Gesundheitsforschung, die sich auf neue oder verbesserte Computermodelle und Analysewerkzeuge zur Analyse (bio-)medi­zinischer Daten und zur Erforschung medizinischer Fragestellungen fokussieren. Die entwickelten Ansätze sollen zur bioinformatischen Datenverarbeitung, Analyse und Simulation des aktuellen Bedarfs in der biomedizinischen Forschung, einschließlich der Validierung von Methoden, angewandt werden. Quelle und weitere Informationen: https://www.bmftr.bund.de/SharedDocs/Bekanntmachungen/DE/2026/07/2026-07-03-bekanntmachung-e2health.html?templateQueryString=e2Health+%E2%80%93+In+silico-Forschung+f%C3%BCr+die+Medizin+der+Zukunft

Wie die Fraunhofer-Gesellschaft in einer aktuellen Pressemitteilung bekanntgibt, hat ein Forschungsteam vom Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM in Hannover ein neues in vitro-Verfahren entwickelt, um potenziell schädliche Aerosole aus Haarpflegeprodukten zu testen. Das Verfahren ist auch geeignet, alle weiteren Aerosole zu testen. Aufgrund von EU-Regularien dürfen für toxikologische Untersuchungen bei Kosmetika ausschließlich Methoden ohne Tierversuche angewandt werden. Es gibt jedoch eine rechtliche Grauzone: Im Bereich der Arbeitssicherheit verlangt das EU-Chemikalienrecht (REACH), dass chemische Stoffe umfassend auf ihre Sicherheit geprüft werden – das schließt den Schutz der Arbeiterinnen und Arbeiter ein, die diese Stoffe in der Produktion herstellen oder verarbeiten. Die Friseurin oder der Friseur ist dabei der Arbeitssicherheit einzugliedern, weil sie/er täglich beruflich Aerosole, chemische Dämpfe einatmen und auf die Haut bekommen. Sie gelten Friseure rein rechtlich „gewerbliche/professionelle Anwender“ und es gelten exakt dieselben Sicherheitsmaßstäbe (Expositionsgrenzwerte, Arbeitsschutzdaten) wie für Beschäftigte in einer Chemiefabrik (Artikel 14 Abs. 5 Buchstabe b, REACH-Verordnung). In dieser Forschungsarbeit geht es um die Inhalationstoxikologie: In den OECD Testrichtlinien gibt es die Kurzzeit-Inhalationstests (Testrichtlinie 402) sowie zwei Variationen (Testrichtlinien 433 und 436), bei denen nur Testkonzentrationen verwendet werden, die nicht zum Tod der Versuchstiere führen und die Anzahl der Tiere verringern. In der Regel werden Ratten in den Versuchen eingesetzt. Außerdem gibt es die 90-Tage- und die Langzeittests. Aufgrund der biologischen und physikalischen Komplexität der menschlichen Atmung sind in vitro-Inhalationstests derzeit noch nicht als vollständiger Ersatz für Tierversuche anerkannt. Obwohl zahlreiche In-vitro-Methoden zur Identifizierung und Charakterisierung der Gefährlichkeit inhalierbarer Substanzen eingesetzt werden, bestehen weiterhin erhebliche Herausforderungen, darunter die Extrapolation auf den Menschen und die retrospektive Betrachtung. Die feuchte Chemikalie wird auf die Haarsträhnen aufgetragen und anschließend bei etwa 200 Grad Celsius mit einem Glätteisen über das Haar gezogen. Foto: Fraunhofer ITEM/Ralf Mohr Das am Fraunhofer ITEM entwickelte Expositionsgerät P.R.I.T.® ExpoCube® erlaubt die In-vitro-Testung flüchtiger Chemikalien oder Aerosole. Foto: Fraunhofer ITEM/Ralf Mohr Das Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) in Hannover arbeitet bereits seit 1981 an in vitro-Methoden, um den Tierversuch im Bereich Inhalationstoxikologie zu beenden. Neben in vitro-Zellkulturen haben sie das Expositionssystem P.R.I.T.® ExpoCube® System und mathematische Modelle entwickelt, um Wirkungen im menschlichen Körper vorhersagen zu können. Die zu testenden Produkte wurden auf menschliche Haarsträhnen aufgetragen und dadurch Aerosole erzeugt. Mit dem P.R.I.T.® ExpoCube®-System wurden menschliche Lungenzellen dann den Aerosolen ausgesetzt und der Einfluss auf die Zellen analysiert. Die Lungenzellen wurden an der Grenze zwischen Luft und Nährmedium kultiviert (Air Liquid Interface). Mit dem neuen Verfahren können sowohl Aerosole als auch flüchtige Chemikalien analysiert werden. Gemessen wurden Zellviabilität, mitochondriale Funktion, zellulärer Stress und die Freisetzung von Interleukin-8 als repräsentativer Marker für die körpereigene Entzündungsreaktion. Die in-vitro-Testergebnisse korrelierten mit den Erfahrungen von Friseurinnen und Friseuren. Quellen und weitere Informationen: https://www.fraunhofer.de/ https://www.reach-clp-biozid-helpdesk.de/ Hansen, T. et al. (2026). Guidance for in vitro air–liquid interface inhalation toxicity assessment. ESTIV-Kongresssession 2026, Mastricht. https://www.estiv.org/ https://www.prit-systems.de/en/references.html

Ein Wissenschaftsteam vom Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) beschreibt in einem aktuellen Review-Artikel den Stand der Dinge bei der in-vitro-Parkinsonforschung. So werden immunkompetente Mittelhirn-Organoide entwickelt, um gezielt zu untersuchen, wie Entzündungen im menschlichen Gehirn bei Parkinson entstehen und wie sie Nervenzellen schädigen. Derartige Modelle sind auch geeignet, Medikamente zu testen, die gezielt die Entzündungsreaktion der Mikroglia beeinflussen und so das Fortschreiten der Krankheit verlangsamen könnten. Mikroglia sind die wichtigsten Immunzellen des zentralen Nervensystems (ZNS). Sie überwachen ständig das Gehirngewebe und reagieren auf Verletzungen, Infektionen oder krankhafte Veränderungen. Bei Entzündungen (Neuroinflammation) werden sie aktiviert, setzen entzündungsfördernde Stoffe wie TNFα frei und können so andere Zellen im Gehirn beeinflussen. Bei Parkinson können derartige Entzündungen dazu beitragen, dass Nervenzellen, insbesondere die dopaminergen Neuronen, absterben. Zur Untersuchung entwickeln Forscher:innen menschliche Mittelhirn-Organoide aus induzierten pluripotenten Stammzellen, die von Körperzellen von Parkinson-Patienten gewonnen wurden. Dabei wird auf Zellen des ventralen Mittelhirns abgezielt, weil dort die dopaminergen Nervenzellen der sogenannten Substantia nigra liegen. Diese Zellen sind bei der Parkinson-Krankheit besonders betroffen und sterben im Verlauf der Erkrankung ab, was zu den typischen Symptomen wie den Bewegungsstörungen führt. Über mehrere Wochen entwickeln sich die Organoide und bilden verschiedene Zelltypen des Mittelhirns aus, darunter dopaminerge Nervenzellen, Astrozyten und Oligodendrozyten. Dann werden Mikroglia mit einer Parkinson-typischen Mutation (LRRK2-G2019S) in die Mittelhirn-Organoide eingebracht. Wissenschaftler:innen können so beobachten, dass diese mutierten Mikroglia eine erhöhte Entzündungsbereitschaft zeigen und vermehrt den Entzündungsstoff TNFα ausschütten. Gleichzeitig verändern die Mikroglia ihren Stoffwechsel, um diese Aktivität aufrechtzuerhalten. Die erhöhte Entzündung führt dazu, dass in den Organoiden gezielt dopaminerge Nervenzellen absterben – ein zentrales Merkmal der Parkinson-Krankheit. Ein Wissenschaftsteam hat die Organoide z.B. mit dem Wirkstoff Oxamidsäure behandelt, wodurch das Stoffwechselenzym Glykolyse in den Mikroglia gehemmt wurde. Dadurch nahm die Entzündungsreaktion ab und es überlebten mehr dopaminerge Nervenzellen in den Organoiden. (x) Aber auch weitere Wirkstoffe wie Ambroxol, Levodopa und weitere, auch neue Wirkstoffe wurden getestet. Originalpublikation: Zagare A, Jarazo J, Schwamborn J. Brain organoids in Parkinson's disease drug development: Human-specific models for translational discovery. Drug Discov Today. 2026 Jul 17:104742. doi: 10.1016/j.drudis.2026.104742. Epub ahead of print. PMID: 42468620. zusätzlich: (x) Kurniawan H, et al. The Parkinson’s disease-associated LRRK2-G2019S variant restricts serine metabolism, leading to microglial inflammation and dopaminergic neuron degeneration. J Neuroinflammation. 2025;22:244.

Für zwei neue Alzheimer-Wirkstoffe, die nicht an den Beta-Amyloid-Proteinen, sondern am Tau-Protein ansetzen, haben erste Ergebnisse aus klinischen Studien gezeigt, dass die Alzheimerentwicklung scheinbar noch komplizierter ist, als bislang angenommen. Foto: hobim, Pixabay. Computer-generiert. Die Alzheimer-Therapien, die auf eine Beseitigung oder Vermeidung der Amyloid-Plaques abzielen, reichen offenbar nicht aus, um das Fortschreiten von Alzheimer und den Gedächtnisverlust aufzuhalten. Deshalb zielen die neuen Wirkstoffe auf die Tau-Fibrillen, die sich an den Mikrotubuli der Neuronen anlagern und sie zerstören. zwei neue Wirkstoffe hatten im Tierversuch Hoffnungen gemacht, die sich in der klinischen Studie nun in Luft auflösen. Die Wissenschaftler:innen konnten keinen klinisch relevanten Nutzen des Wirkstoffs Ceperognastat gegenüber dem Placebo feststellen. Auch der Wirkstoffs Diranersen brachte fragwürdige Ergebnisse. Originalpaper: Fleisher AS, Munsie L, Mancini M, Cheng YJ, Guo J, Nuthall H, Otero DS, Kotari V, Kielbasa W, Hutton M, Brys M, Mergott DJ, Mintun M, Hansson O. Ceperognastat in Early Symptomatic Alzheimer Disease: A Randomized Clinical Trial. JAMA. 2026 Jul 13:e2612768. doi: 10.1001/jama.2026.12768. Epub ahead of print. PMID: 42441396; PMCID: PMC13366245. Weitere Informationen: https://wissenschaft.de/artikel/alzheimer-wirkstoffe-gegen-tau-fibrillen-im-test?newsletter=30%2FMailing_17141%2F&ecmId=17141%2F12968&ecmUid=2fb1045186e4347fc809fe3e6bb2c09e74b61f955c69a6771006c42961ec169d&utm_campaign=RED_BDW%20%E2%80%94%2024.%20Juli%202026&utm_medium=Newsletter

Der nigrostriatale Pfad ist einer der vier wichtigsten Dopaminpfade im Gehirn und spielt als Teil eines Systems namens Basalganglien-Motor-Schleife eine entscheidende Rolle bei der Bewegungsausführung. Wie sich dieser Kreislauf während der Entwicklung des Menschen aufbaut und wie er unter pathologischen Bedingungen degeneriert, ist noch weitgehend unverstanden. Einem Forschungsteam aus Schweden, Dänemark und der Schweiz ist es gelungen, ein in vitro-Modell (Connectoid) zu entwickeln, um den Mechanismus aufzuklären. Der nigrostriatale Pfad verbindet die Substantia nigra pars compacta (SNc) im Mittelhirn mit dem dorsalen Striatum (d. h. dem Caudatuskern und dem Putamen) im Vorderhirn. Dopaminerge Neuronen dieses Signalwegs setzen Dopamin aus Endigungen der Nervenzellfortsätze frei. Der Botenstoff Dopamin wirkt auf spezielle Neuronen, die dornenartige Ausstülpungen tragen. Es handelt sich um eine spezialisierte Form hemmender (GABAerger) Neuronen, die die Signalverarbeitung kortikaler Neuronen regulieren. Die Degeneration dopaminerger Neuronen in der SNc ist eines der wichtigsten pathologischen Merkmale der Parkinson-Krankheit. Der dopaminerge nigrostriale Pfad im Hirn verläuft von der Substantia nigra zum dorsalen Striatum. Quelle: Slashme, Wikipedia CC BY 4.0. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nigrostriatal_pathway.svg Das Connectoid besteht aus Organoiden des ventralen Mittelhirn und des Corpus Striatum in einem speziellen mikrofluidischen System. Die Organoide sind aus humanen pluripotenten Stammzellen entwickelt worden. Bereits vier Tage nach der Platzierung auf dem multifluidischen System begannen sich erste Axone aus dem vMB-Kompartiment in den Kanal auszudehnen, bis nach 24 Tagen ein auf konsistente und reproduzierbare Weise ein definiertes Faszikel gebildet worden war. Das Axonbündel verdickte sich im Laufe der Zeit weiter, sodass nach 3 Monaten ein ausgereiftes und miteinander verbundenes System entstanden war. Die Funktionalität der Verbindungen wurde durch das sogenannte retrograde Rabies-Tracing sowie eine optogenetische und pharmakologische Stimulation bestätigt. Das retrograde Rabies-tracing ist eine leistungsstarke neurowissenschaftliche Technik, bei der modifizierte Rabiesviren verwendet werden, um neuronale Schaltkreise zu kartieren, indem sie Axonendigungen infizieren und rückwärts (retrograd) zum Zellkörper wandern. (X) Nigrostriataler Pfad. By Yun Ju C. Song , Mayuresh S. Korgaonkar , Lucy V. Armstrong, Sarah Eagles, Leanne M. Williams, Stuart M. Grieve - Song YJC, Korgaonkar MS, Armstrong LV, Eagles S, Williams LM, Grieve SM (2014) Tractography of the Brainstem in Major Depressive Disorder Using Diffusion Tensor Imaging. PLoS ONE 9(1): e84825. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0084825, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=79147643 Originalpublikation: Sozzi, E., Corsi, S., Bruzelius, A., Scordo, G., Tavares da Silva Maraschin, S., Thongkorn, S., Heiskanen, A., Ramos-Passarello, G., Kajtez, J., Emnéus, J. & Parmar, M. (2025). Reconstruction of the human nigrostriatal pathway in vitro reveals target-dependent dopamine neuron maturation. Prepin bioRxiv. doi: https://doi.org/10.64898/2025.12.23.696164 Zusätzlich: (X) Wickersham IR, Finke S, Conzelmann KK, Callaway EM. Retrograde neuronal tracing with a deletion-mutant rabies virus. Nat Methods. 2007 Jan;4(1):47-9. doi: 10.1038/nmeth999. Epub 2006 Dec 10. PMID: 17179932; PMCID: PMC2755236.