Neue Mikro-Vorrichtung ermöglicht Evaluation von Effektivität/Toxizität von Prodrugs

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Am Massachusetts General Hospital Center for Engineering in Medicine (MGH-CEM) entwickelte ein Team von Forschern einen völlig neuen Ansatz um Prodrugs in der Forschung zu evaluieren.

Diese werden in der Leber zu aktiven Metaboliten und auch potentiellen Giften metabolisiert um dann an ihren Wirkort zu gelangen, wo sie ihre Wirkung auf die jeweiligen Organe entwickeln. Ihr Bericht erscheint in der nächsten Ausgabe von dem Journal Technology.

“Die Leber spielt eine zentrale Rolle in der Metabolisierung von Medikamenten, ein Prozess der bei der Entwicklung von Prodrugs ausgenutzt wurde, sodass sie durch die Umwandlung in der Leber zum ultimativen therapeutischen Wirkstoff umgewandelt wird”, sagt Martin Yarmush, Direktor des MGH-CEM und Hauptautor der Studie. “Aktuell sind die Forscher mit großem Einsatz dabei Systeme zu entwickeln,  die es ermöglichen die Effektivität und Toxizität von Medikamenten in der Interaktion von Organ zu Organ zu evaluieren. Die meisten Forscher auf diesem Gebiet nutzen Herangehensweisen, die sich auf den Flüssigkeitsaustausch zwischen Organen verlässt, um diese Interaktion zu erreichen. Aber diese Systeme können mühsam sein mit Limitationen in der Geschwindigkeit und unerwünschter exzessiver Verdünnung. Unser Ansatz ermöglicht Organ zu Organ Interaktion in einem einfachen, statischen System, dass diese Limitationen hinter sich lässt.“

Die Autoren beschreiben die Entwicklung eines in Mikrofabrikation hergestellten Gerätes, das zwei separate Kulturen, von Leberzellen und Tumorzellen, ermöglicht. Dieses enthält zwei Mikro- Kammern, die durch eine Membran aus kultiviertem Gewebe getrennt wird, wodurch ermöglicht wird, dass eine geringe Anzahl der zwei unterschiedlichen Zelltypen im selben Gerät kultiviert werden können. Das Team demonstrierte die Effektivität ihrer Entwicklung indem sie die metabolische Umwandlung des Medikaments Tegafur, einem chemotherapeutischen Prodrug, in Leberzellen zu dem aktiven Metaboliten 5-Floururacil demonstrierten und die darauffolgenden Effekte auf die Krebszellen zeigten.

“Diese Arbeit ist wertvoll, da viele kommerziell erwerbbare ‘Organ auf einem Chip’-Vorrichtungen nicht wirklich auf Mikro-Größe sind und deshalb wichtige biologische und toxikologische Phänomene verfehlen können, nur wegen falschen Größenverhältnissen von Volumina und Dimensionen innerhalb der Vorrichtung. Dieser Artikel demonstriert eindrucksvoll wie dezente Interaktionen durch das Gerät erfasst werden können, wenn es richtig Gebaut und entworfen wurde”, sagt Shyam Sundhar Bale, PhD, Forschungsmitglied und Hauptautor der Veröffentlichung. “Unser Ansatz nutzt die Mikro-Bauweise um die Zellen in viel kleineren Quantitäten zu kultivieren als in vergleichbaren Ansätzen wodurch höhere Konzentrationen an metabolisiertem Produkt akkumuliert werden kann. Diese Methode ist besonders attraktiv wenn der toxische Metabolit nur eine kurze Habwertszeit hat oder noch weiter metabolisiert wird in andere, nicht-toxische Stoffe.”

Text: esanum /ja

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