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„Lush Prize“ für Forscher aus Luxemburg: Ein Meilenstein gegen Tierversuche
Das HuMiX-System macht Laborversuche an Tieren überflüssig.

„Lush Prize“ für Forscher aus Luxemburg: Ein Meilenstein gegen Tierversuche

Foto: Birgit Pfaus-Ravida
Das HuMiX-System macht Laborversuche an Tieren überflüssig.
Panorama 3 Min. 21.11.2016

„Lush Prize“ für Forscher aus Luxemburg: Ein Meilenstein gegen Tierversuche

Manon KRAMP
Manon KRAMP
In Zukunft Forschung ohne Tierversuche zu ermöglichen ist Ziel des internationalen „Lush Prize“. Mit einem System, das den menschlichen Darm reproduzieren kann, hat Pranjul Shah von der Uni Luxemburg den Preis gewonnen.

VON BIRGIT PFAUS-RAVIDA

In Zukunft Forschung ohne Tierversuche zu ermöglichen – das ist Ziel des internationalen „Lush Prize“. Mit dem In-Vitro-System HuMiX, das den menschlichen Darm reproduzieren kann, hat Pranjul Shah von der Universität Luxemburg nun den Preis gewonnen.

Es ist ein kleines, quadratisches Gebilde aus Kunststoff. Auf den ersten Blick sieht es aus wie ein Geduldsspiel für Kinder. Doch durch das Labyrinth dieses Kunststoffgebildes rollt keine kleine silberne Kugel. Denn dieses sogenannte HuMiX-System (Human Microbial Cross-talk) ist kein Spiel. Bei HuMiX handelt es sich um eine Organ-auf-dem-Chip-Technologie, die der 35-jährige Inder Pranjul Shah als Postdoc in der „Eco-Systems Biology“-Gruppe von Paul Wilmes am „Luxembourg Centre for Systems Biomedicine“ (LCSB) der Universität Luxemburg sowie im „Center for Applied Nanobioscience & Medicine“ von Professor Frederic Zenhausern an der Universität Arizona mitentwickelt hat.

HuMiX ist quasi ein künstlicher Verdauungstrakt in der Größe einer Kreditkarte, der die Umweltbedingungen im Darm nachahmt und es somit ermöglicht, die Interaktionen zwischen Bakterien und menschlichen Darmzellen zu untersuchen.

Im menschlichen Darm leben etwa 1 500 Arten von Mikroorganismen. Viele wachsen nur unter komplett sauerstofffreien Bedingungen. Darum werden Bakterien, die im Modell angesiedelt werden, ohne Sauerstoff gezüchtet – beziehungsweise in einer Umgebung mit weniger als einem Prozent Sauerstoff.

Die Apparatur hat drei Kammern. In der obersten Kammer liegt die Versorgungsebene, aus der kontinuierlich Nährflüssigkeit in die darunter liegenden Zellkulturen strömt. Die menschlichen Zellen wachsen auf einer sehr dünnen Membran in der mittleren Ebene, die Bakterien in der unteren. So lässt sich die Kommunikation der Bakterien mit menschlichen Darmzellen, also ihre Interaktion, live beobachten. Denn die Membran erlaubt die Kommunikation zwischen den beiden Kammern, ohne dass die Bakterien selbst die Membran durchdringen und die menschlichen Zellen angreifen können. Am Ende werden Veränderungen in den menschlichen Zellen untersucht. „Ein typisches Experiment dauert etwa eine Woche bis zehn Tage“, erklärt Pranjul Shah.

Pranjul Shah ist derzeit Geschäftsfeldentwickler am LCSB.
Pranjul Shah ist derzeit Geschäftsfeldentwickler am LCSB.
Foto: Birgit Pfaus-Ravida

Analysen von großer Genauigkeit

HuMiX ist damit ein Modell, das Wissenschaftlern hilft zu verstehen, welchen Einfluss bestimmte Bakterien auf die menschliche Gesundheit und auf die Entstehungen von Krankheiten haben – ob Fettleibigkeit, Diabetes oder Parkinson. Mit dem System können die Forscher die komplexen Wechselwirkungen zwischen menschlichen Zellen und Bakterien analysieren, deren Auswirkungen auf die Gesundheit oder auf die Entstehung von Krankheiten prognostizieren sowie die Wirkung von Probiotika und Medikamenten untersuchen. HuMix hilft zum Beispiel dabei, zu analysieren, ob probiotische Therapien mit „guten Bakterien“ bei bestimmten Krankheiten nützlich sind – wie etwa bei Allergien oder Autoimmun-Erkrankungen.

Traditionell wird in der Forschung ein Großteil der entsprechenden Versuche an Labortieren, zum Beispiel Mäusen oder Ferkeln, gemacht. „Wir haben viel von Tierversuchen gelernt, allerdings auch, dass sie viele Einschränkungen im Bereich der Mikrobiom-Forschung haben. Das Immunsystem oder die Ernährung sind zum Beispiel sehr unterschiedlich“, so Pranjul Shah. Mit dem neuen Modell könne man die Antworten rein menschlicher Zellen auf die Einflüsse von Bakterien genauer untersuchen. „Das ist, ganz abgesehen vom Tierschutz, viel sinnvoller für die Forschung“, bekräftigt Pranjul Shah. Zudem ließen sich mit dem System auch Unterschiede zwischen den Mikrobiomen einzelner Menschen anhand Zellen von einzelnen Individuen untersuchen – und damit auch Tür und Tor öffnen für personalisierte medikamentöse Therapien.

Kosmetik ohne Tierversuche

Die Organ-auf-dem-Chip-Technologie, wie sie im HuMiX-System genutzt wird, kann in Zukunft außer für die Erforschung des Darms auch für viele andere menschliche Oberflächen wie Haut oder Lunge angewandt werden. Damit hat Pranjul Shah, der zurzeit Geschäftsfeldentwickler im Innovationsteam des LCSB ist und seit fünf Jahren an der Uni Luxemburg forscht, nun einen Preis gewonnen: den seit vier Jahren jährlich von der Kosmetikindustrie ausgelobte „Lush Prize“, der größte Preis im Sektor für Prüfverfahren ohne Tierversuche.

„Die Ergebnisse bestätigen, dass solche In-Vitro-Systeme in der Lage sind, Tierversuche für die Entwicklung von Nahrungsmitteln, Pharma- oder Kosmetikprodukten zu verringern”, erklärte Pranjul Shah, als er den mit 10 000 Pfund dotierten Preis für Nachwuchsforscher erhielt. Shah arbeitet jetzt als Forschungs- und Innovationsexperte daran, die Technik zu kommerzialisieren. Somit wird er mit seinen Kollegen HuMiX für weitere wissenschaftliche und klinische Anwendungen sowie Industriezwecke weiterentwickeln.

„Wir hatten schon Kontakt zu Pharmafirmen, in der Lebensmittel- und der Kosmetikindustrie. Sie alle sind sehr interessiert daran, in Zukunft mit einem System wie unserem zu arbeiten – ohne Tierversuche.“


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