Steigerung der Zellproduktivität

Hintergrund

Die Funktionen lebenswichtiger Organe gehen häufig durch Krankheiten oder Unfälle verloren. Derzeit stellt die Organtransplantation die einzige Möglichkeit dar, um einem solchen Funktionsverlust beizukommen. Patienten stehen dabei jedoch vor zwei erheblichen Problemen: einem Mangel an geeigneten Spendern und der Gefahr einer immunologisch bedingten Abstoßung des Organs. Inzwischen ist die Forschung jedoch auf ein potenzielles Hilfsmittel gestoßen – induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen), die in viele verschiedene Zell- und Gewebetypen für Organe differenzieren können. Die Lösung der genannten Probleme scheint, der regenerativen Medizin sei dank, mit iPS-Zellen nun also in greifbare Nähe gerückt zu sein.

Forscher auf der ganzen Welt haben sich mit der Frage beschäftigt, wie die Differenzierung von menschlichen iPS-Zellen sich wohl am wirksamsten herbeiführen lässt. Dabei haben sie zwei Technologien herausgestellt, die zur Realisierung des Vorhabens der regenerativen Medizin zwingend notwendig sind. Mit einer dieser Technologien muss ein ausreichendes Volumen an differenzierten Zellen gewonnen werden können. Die zweite Technologie muss dafür sorgen, dass das kultivierte Gewebe die gleichen Funktionen wie die körpereigenen Zellen und Organe aufweist. Yokogawa arbeitet derzeit an der Entwicklung beider Technologien.

Technologie

  • Technologie zur verfahrensinternen Qualitätskontrolle

    Die Qualität der Zellproduktion wird üblicherweise von einem Prüfer per Sichtprüfung kontrolliert. Die Ergebnisse einer solchen Sichtprüfung können jedoch nicht als zuverlässig erachtet werden, da sie maßgeblich von den Kompetenzen des Prüfers abhängen und Unregelmäßigkeiten leicht übersehen werden können. Um eine gleichbleibende Qualität der Zellproduktion sicherzustellen, muss der Zustand der Zellen während der Kultivierung quantitativ bestimmt und präzise reguliert werden. Für die neue Technologie von Yokogawa müssen keinerlei Proben entnommen werden, wodurch die ursprüngliche Anzahl an Zellen unverändert bleibt. Gleichzeitig wird so eine Schädigung der Zellen ausgeschlossen.

    Die Ergebnisse der konventionellen Sichtprüfung hängen maßgeblich von den Fertigkeiten und der Erfahrung des jeweiligen Prüfers ab. Dagegen quantifiziert die Technologie von Yokogawa eine Vielzahl von Parametern, die sich auf die Anzahl und den Zustand der Zellen beziehen, und erfasst deren Veränderung im zeitlichen Verlauf. Auf diese Weise können die Zellen während der Kultivierung quantitativ kontrolliert werden.

    Yokogawa hat die Tauglichkeit dieser Technologie im Rahmen eines Praxistests in einem Labor nachgewiesen (Machbarkeitsnachweis). Der Praxistest belegte darüber hinaus, dass mit der Technologie erhebliche Einsparungen im Bereich der Labor-, Schulungs-, Entwicklungs- und Produktionskosten erzielt werden können. Dieser Mehrwert stellt einen zusätzlichen Vorteil für Kunden dar.

  • Technologie zur Verbesserung der Zellgewebefunktion

    Zellen werden üblicherweise in Petrischalen kultiviert. Ein solches Umfeld ist jedoch in keiner Weise mit einem lebendigen Körper vergleichbar. Dies könnte einer der Gründe dafür sein, warum es so schwierig ist, funktionelle Zellen und Gewebe in vitro heranzuzüchten.

    Um die Funktionalität von differenzierten Zellen und Geweben zu verbessern, müssen sowohl das Kultivierungsumfeld als auch die Signaltransduktion einem lebendigen Körper so naturgetreu wie möglich nachempfunden werden. Yokogawa arbeitet derzeit an der Entwicklung einer Technologie für Steuersignale und Nährstoffe, die für die Gewebebildung in einem lebendigen Körper von Bedeutung sind. Gleichzeitig feilt Yokogawa an einer technologischen Lösung, mit der die Produktivität von Zellen und Geweben mit höheren Funktionen mithilfe von Zustands- und Funktionsmessungen gesteigert werden kann.

Vision für die Zukunft

Yokogawa wird sich der Entwicklung einer Technologie zur verfahrensinternen Qualitätskontrolle sowie der Verbesserung der Funktionstüchtigkeit von differenzierten Zellen und Geweben widmen, um Fortschritte im Bereich der regenerativen Medizin dadurch schneller vorantreiben zu können.

 
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