Krankheiten besser verstehen - mit „ex vivo“, „de novo“ und „in silico“

Rund 200 Forschende der Biomedizin kamen vom 1. bis 2. April zur Jahreskonferenz des 3R-Netzwerks Baden-Württemberg. Organisiert wurde die Tagung diesmal vom Forschungsverbund 3R-BioMedicUS der Universität Stuttgart. Im Mittelpunkt standen innovative Patientenmodelle, die Alternativen zum Tierversuch bieten und die biomedizinische Forschung voranbringen.

Das 3R-Prinzip steht für „Replace, Reduce, Refine“: Tierversuche zu ersetzen, zu reduzieren und die Bedingungen unvermeidbarer Experimente zu verbessern. Im 3R-Netzwerk Baden-Württemberg arbeiten Hochschulen und Forschungseinrichtungen mit unterschiedlichen biomedizinischen Schwerpunkten daran, dieses Ziel zu erreichen. Unterstützt werden sie vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) Baden-Württemberg.

Das Netzwerk ist 2025 noch einmal gewachsen: Drei neue Zentren in Karlsruhe, Furtwangen und Ulm sind hinzugekommen. Anfang April trafen sich neue und alte Netzwerkpartner an der Universität Stuttgart zu einer zweitägigen Konferenz. Organisiert wurde das Jahrestreffen vom Forschungsverbund 3R-BioMedicUS der Universität Stuttgart.

Im Mittelpunkt der Vorträge und Poster-Sessions standen Patientenmodelle, die nicht nur den Rahmen für eine tiergerechtere Forschung bieten, sondern auch dem Menschen zugutekommen. „Ziel ist es, alternative Patientenmodelle zu entwickeln, die die komplexe menschliche Biologie viel präziser abbilden als bisher möglich“, sagt 3R-BioMedicUS Sprecherin Professor Monilola Olayioye vom Institut für Zellbiologie und Immunologie der Universität Stuttgart. „Das hilft, Krankheiten besser zu verstehen und Medikamente und Behandlungsstrategien zu optimieren.“

Im Rahmen der Jahreskonferenz tauschten sich Expert*innen aus ganz Baden-Württemberg zu drei innovativen Methoden für neue Patientenmodelle aus: Ex vivo, de novo und in silico. „Ex vivo“ bezeichnet Untersuchungen, die an lebendem Gewebe durchgeführt werden, aber außerhalb des Körpers, also im Reagenzglas oder der Petrischale. Bei der „de novo“ Methode wird das Gewebe aus biologischen Bausteinen nachgebildet – zum Beispiel im 3D-Druckverfahren. „In silico“ meint Experimente mithilfe von Computermodellen.

Unter den rund 20 Referent*innen war auch Prof. Petra Kluger, die im Juni eine Professur am Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie der Universität Stuttgart antritt. In ihrer Keynote-Präsentation stellte Kluger ihr Fachgebiet Adipose-Tissue Engineering, die Züchtung von zellhaltigem 3D-Fettgewebe im Labor, vor. „Fettgewebe ist viel mehr als nur ein „Polster“. Es produziert und transportiert eine Vielzahl von Signalstoffen und spielt daher eine wichtige Rolle für Stoffwechselvorgänge und das Immunsystem“, sagt Kluger. Zum Aufbau und der Funktion von Fettgewebe gäbe es aber noch viele offene Fragen zu klären.

Mit ihrer Forschung will Kluger Licht ins Dunkle bringen. An der Hochschule Reutlingen hat sie sich lange mit hochpräzisen 3D-Modellen von gesundem Fettgewebe beschäftigt, nun ist es ihr mit der Adipose-Tissue Engineering Methode auch gelungen, Modelle von Fettgewebe im entzündeten Zustand aufzubauen. Diese noch seltenen Modelle helfen, chronische Krankheiten wie Adipositas, Diabetes oder Morbus Crohn besser zu verstehen. Die Modelle können innerhalb weniger Tage hergestellt werden und liefern schnell Ergebnisse. Besonders auch: Die Modelle verzichten konsequent auf tierische Komponenten. „Wir nutzen menschliche Primärzellen. Unsere Nährstofflösungen für die Zellkulturen sind definiert und damit frei von tierischen Bestandteilen wie Serum. Auch die Hydrogele für die 3D-Kultur bestehen aus tierfreien biologischem Gellan, welches bakteriell gewonnen wird. Dadurch können wir klassische tierische Bestandteile wie Kollagen oder Gelatine ersetzen und wirklich tierfrei arbeiten.“

„Wir freuen uns, dass Petra Kluger ab Juni den Forschungsverbund 3R-BioMedicUS der Universität Stuttgart verstärkt. Ihre Expertise im Bereich Fettgewebe ergänzt unser Portfolio sehr gut“, sagt Olayioye. 3R-BioMedicUS adressiert bisher Themen von der Krebstherapie über künstliche Blutgefäße bis hin zu digitalen Simulationen von neurophysiologischen Vorgängen. Jüngst hat 3R-BioMedicUS erfolgreich eine Evaluierung durch das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) Baden-Württemberg durchlaufen. „Mit der erneuten Förderzusage können wir 3R-BioMedicUS an der Universität Stuttgart in permanente Strukturen überführen“, freut sich Olayioye.

Über 3R-BioMedicUS und das 3R-Netzwerk BW
Der Forschungsverbund 3R-BioMedicUS der Universität Stuttgart setzt sich dafür ein, prädiktive Patientenmodelle und neuartige therapeutische Strategien zu entwickeln und das 3R-Prinzip in Forschung und Lehre zu verankern. 3R-BioMedicUS ist fachlich und methodisch breit aufgestellt. Zur hochmodernen Laborinfrastruktur zählt ein Multiphotonenmikroskop, mit dem auch von tiefliegenden Gewebeschichten hochauflösende 3D-Bilder erzeugt werden können.

3R-BioMedicUS arbeitet eng mit Partnerzentren in Tübingen, Heidelberg, Mannheim, Konstanz, Karlsruhe, Furtwangen und Ulm zusammen, die im 3R-Netzwerk Baden-Württemberg vereint sind. Das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) Baden-Württemberg fördert das Netzwerk und den wissenschaftlichen Austausch und gemeinsame Lehrmöglichkeiten.