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Zelluläre Testsysteme

SPR-basierter in vitro-Test von Substanzen in Zelltests

Viele pharmazeutische Wirkstoffe, Impfstoffe, Cytokine und therapeutische Antikörper können eine Immunantwort im Patienten auslösen. Die Folgen können Hypersensibilität, Allergien oder im schlimmsten Fall auch ein anaphylaktischer Schock sein, der das Leben des Patienten bedroht. Die Wirkung von Medikamenten und auch ihre unerwünschten Nebenreaktionen lassen sich im Tiermodell praktisch kaum vorhersagen, da sich das Immunsystem von Tier und Mensch unterscheidet und diese Wirkstoffe im Allgemeinen sehr Spezies-spezifisch sind.

Um gezieltere und verlässlichere Aussagen über die Wirkung bzw. auch die Nebenwirkungen derartiger Medikamente treffen zu können, wurde ein Test mit humanen Immunzellen als in vitro-Modell entwickelt. Dabei werden menschliche Leukocyten mit immunkompetenten Zellen in einer organartigen Matrix zusammengefasst. Das System arbeitet ähnlich wie ein menschlicher Lymphknoten.

Abb.1
Kammer- oder Arraysystem
Abb.2
Detail: die Reaktionskammer

Die Reaktionskammer wird in das Kammer- oder Arraysystem eingesetzt und versiegelt. In diesem System kann jede einzelne der Reaktionskammern separat angesteuert und die Reaktion der Mikroorganismen auf die Wirkstoffe beobachtet werden. Die weißen Röhrchen bestehen aus einer Diffusionsmembran, über die die in der Kammer enthaltenen Zellen permanent mit Nährstoffen versorgt bzw. mit den Testsubstanzen in Kontakt gebracht werden.

Der Testablauf ist wie folgt: Wenn die hinzugegebene Testsubstanz eine Immunantwort hervorruft, kommt es zunächst zur Aggregation von Zellen; so genannte Mikroorganoide werden gebildet. In diesen Mikroorganoiden findet die Aktivierung von B-Zellen statt, die zu Plasmazellen heranreifen und Antikörper produzieren, die sie in das Medium abgeben. Diese Antikörper und auch die Botenstoffe Cytokine, die diese Plasmazellen abgeben, lassen sich dann mit Oberflächenplasmonenresonanz (SPR1)) im Zellkultur-Überstand bestimmten.

Wenn diese immunkompetenten Zellen Cytokine oder Antikörper als Antwort auf die Testsubstanz ausschütten, ist auch im Menschen später eine unerwünschte Immunreaktion auf diesen Wirkstoff zu erwarten. Mit diesem Testsystem lässt sich also sowohl die Wirksamkeit wie auch das immunogene Risiko bestimmen.

1)SPR: surface plasmon resonance
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