Organ-on-a-chip (OOC) als Alternative zu Tierversuchen

Was ist ein Organ-on-a-Chip (OOC)?

Ein Organ-on-a-chip (OOC) – auch mikrophysiologische Systeme (MPS) – ist ein kleines technisches Gerät, das hilft, die Funktionsweise eines menschlichen Organs oder einen Teil davon nachzubilden. Dazu werden lebende menschliche Zellen oder Gewebe in das System eingebracht. Gesteuert mit sehr kleinen elektronischen und mechanischen Bauteilen verhalten sich die lebenden Zellen auf dem Chip ähnlich wie in einem echten Organ, zum Beispiel in der Leber, im Herz oder in der Lunge.

Wie ist ein OOC aufgebaut?

Ein OOC besteht aus winzigen Kanälen und Kammern. Diese befinden sich auf einem kleinen Chip aus Kunststoff oder Glas.

• In den Kanälen fließt eine Nährlösung. Diese versorgt die Zellen mit allem, was sie brauchen.
• In den Kammern wachsen die Zellen oder Gewebe.

Die Technik, die dahinter steckt, nennt man MEMS – das steht für mikroelektromechanische Systeme. MEMS sind sehr kleine, feine Bauteile, die Elektronik und Mechanik miteinander verbinden. Sie ermöglichen es, Flüssigkeiten ganz genau zu steuern, Zellen zu beobachten oder sogar kleine Pumpen und Sensoren in das System einzubauen.

In Kombination mit biologischem Material entstehen daraus sogenannte Bio-MEMS – also MEMS mit lebenden Zellen.

Was kann man mit einem OOC machen?

Ein OOC hilft, den menschlichen Körper besser zu verstehen – ganz ohne Tierversuche oder Tests am Menschen. Zum Beispiel kann man herausfinden:

• Wie wirkt ein neues Medikament?
• Ist ein Stoff giftig oder gefährlich für den Körper?
• Wie reagieren bestimmte Zellen auf Krankheiten oder Umweltstoffe?

Da das System den menschlichen Körper gut nachahmt, können die Ergebnisse sehr genau sein.

Wie hilft ein OOC, Tierversuche zu vermeiden?

In der Forschung und bei der Entwicklung von Medikamenten werden oft Tiere verwendet – zum Beispiel Mäuse oder Ratten. Dabei gibt es mehrere Probleme:

• Tiere reagieren nicht immer so wie Menschen.
• Tierversuche sind teuer und dauern lange.
• Viele Menschen lehnen Tierversuche aus ethischen Gründen ab.

OOC bieten eine Alternative:

• Sie zeigen, wie menschliche Zellen auf bestimmte Stoffe reagieren – ohne dass Tiere dafür leiden müssten.
• In vielen Fällen sind sie sogar genauer als Tierversuche.
• Forschende können damit gezielt bestimmte Organe oder Krankheiten untersuchen.

So helfen OOC, die Zahl der Tierversuche zu verringern oder sogar ganz zu ersetzen.

Wo werden OOC eingesetzt?

OOC werden in vielen Bereichen genutzt:

• Arzneimittelentwicklung: Neue Medikamente werden am OOC getestet, bevor sie an Menschen oder Tieren ausprobiert werden.
• Personalisierte Medizin: Mit Zellen eines bestimmten Patienten kann man herausfinden, welches Medikament am besten hilft.
• Toxizitätstestung: Man testet, ob Chemikalien, Kosmetika oder andere Stoffe schädlich für den Menschen sind.