Wissenschaftler haben einen bahnbrechenden Polymerchip entwickelt, der eine menschliche Plazenta und einen Embryo nachahmen soll, um die „unethischen und grausamen“ Arzneimitteltests an mehr als zwei Millionen weltweit jedes Jahr zu stoppen.
Der Chip ist zwar nur so lang wie ein menschlicher Finger, beherbergt aber ein kleines Universum: Auf dem Chip wachsen menschliche Zellen, die die Plazentaschranke und den Embryo unter möglichst realitätsnahen Bedingungen nachbilden.
Und die Plazentazellen, entnommen aus einer gynäkologischen Klinik, stammen von Plazentas, die nach der Geburt verworfen wurden.
Der Chip könnte nicht nur Tierversuche beenden, die Wissenschaftler stellen auch fest, dass schwangere Mäuse keine geeigneten Modelle sind, um zu testen, wie sich Medikamente auf schwangere Frauen und ihre Kinder auswirken.
Der Chip verwendet Zellen aus der Plazenta, die nach der Geburt verworfen werden. Das Team züchtet sie auf dem Chip
Da der Chip die Vorgänge an der Plazenta und im Embryo abbildet, glaubt das schwedische Forschungsteam des Empa Zukunftsfonds, dass die Innovation komplexe Wechselwirkungen von Substanzen zwischen Mutter und Kind aufdecken kann.
Jedes Jahr werden weltweit mehr als 115 Millionen Tiere in einigen Laborexperimenten verwendet, und das Team der Empa hofft, die Menge mit ihrem neuen Chip, der trächtige Mäuse ersetzt, um einige Millionen zu reduzieren.
Der Chip wurde speziell entwickelt, um festzustellen, ob irgendwelche Substanzen in neu entwickelten Medikamenten für den Embryo schädlich sind – etwas, das seit langem an Mäusen getestet wird.
Tina Bürki, Empa-Forscherin im Labor Particles-Biology Interactions in St. Gallen. Ein Team der Empa und der ETH Zürich sagt in einer Stellungnahme: „Umweltgifte können auch eine große Gefahr für den empfindlichen Fötus darstellen, wenn sie die Plazentaschranke durchdringen oder die Entwicklung und Funktion der Plazenta stören und so indirekt den Fötus schädigen.“
Für den Chip züchteten Bürki und ihr Team Zellen der Plazenta auf einer porösen Membran zu einer dichten Barriere und embryonale Stammzellen wurden in einem Tropfen Nährlösung zu einem winzigen Gewebekügelchen geformt.
Die Forscher mussten dann die Blutzirkulation durch die Zellen simulieren, was sie taten, indem sie einen Chip auf einen kontinuierlichen Schüttler legten, der ihn hin und her kippte.
Der Chip enthält die Plazentaschranke und den Embryo, sodass Wissenschaftler Medikamente testen können, ohne schwangere Mäuse zu verwenden
Der Chip wurde speziell entwickelt, um festzustellen, ob irgendwelche Substanzen in neu entwickelten Medikamenten für den Embryo schädlich sind – etwas, das seit langem an Mäusen getestet wird. Abgebildet ist die leitende Forscherin dieses Projekts, Tina Bürki
Mit dieser Methode können sie beobachten, wie sich Substanzen durch beide Gewebe bewegen.
Während die Forscher hoffen, dass der Chip Tierversuche stoppen wird, stellen sie auch fest, dass schwangere Mäuse nicht optimal für die Beurteilung der Arzneimittelsicherheit beim Menschen sind.
„Die Plazenta ist bei jeder Spezies ganz spezifisch aufgebaut – und bei Mäusen entsprechend anders als beim Menschen“, sagt Bürki.
“Bessere Erkenntnisse lassen sich aus dem alternativen In-vitro-Modell, also dem neuen System ‘im Reagenzglas’ gewinnen, weil die neue Chiptechnologie mit primären menschlichen Zellen zuverlässiger abbilden kann, was an der Schnittstelle zwischen Mutter und Kind passiert.”
Tierversuche sind in der Wissenschaftsgemeinschaft seit langem üblich, aber aufgrund des technologischen Fortschritts beginnen viele, sich davon zu entfernen.
Ein Harvard-Neurowissenschaftler machte jedoch im vergangenen Monat Schlagzeilen wegen früherer Studien über Affen, die Säuglinge von ihren Müttern rissen und ihnen die Augen zunähten.
Margaret Livingstone ist für ihre in den Jahren 2016 und 2020 durchgeführten Arbeiten heftig kritisiert worden, die ihrer Meinung nach auf mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Wissenschaften aufbauen, die „dazu beigetragen haben, Millionen von Kindern vor Sehverlust zu bewahren“.
Während die Forscher hoffen, dass der Chip Tierversuche stoppen wird, stellen sie auch fest, dass schwangere Mäuse nicht optimal für die Beurteilung der Arzneimittelsicherheit beim Menschen sind
Wissenschaftler, Tierschützer und die Öffentlichkeit fordern, dass Livingstones Studien aus akkreditierten Zeitschriften entfernt und das Labor an der Harvard University geschlossen wird.
Die Studien brachten Erinnerungen an den kleinen Affen Britches zurück, der 1985 von der University of California, Riverside, gerettet wurde.
Der Affe wurde mit 700 Tieren bei einer nächtlichen Razzia entfernt.
Mitglieder der Animal Liberation Front stellten fest, dass Britches ein Sonargerät an seinem Kopf befestigt hatte, das alle paar Minuten einen schrillen Schrei ausstieß, und Verbände um seine Augen gewickelt waren.
Als die Bandagen entfernt wurden, stellten die Tierschützer fest, dass seine Augen zugenäht waren.