Krebsforschung in Magdeburg: So sollen Phantomzellen aus Gel helfen, neue Krebstherapien schonend zu testen

Magdeburg/vs. - „Wenn man eine Bohrmaschine testen will, probiert man sie erst an einem Stück Holz aus und nicht gleich am ganzen Haus“, sagt Noah Müller vom Institut für Chemie der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg.

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Mit diesem Vergleich beschreibt er, worum es in seiner Forschung geht: Neue medizinische Geräte erst einmal sicher im Labor zu prüfen, bevor sie an Tieren oder Menschen eingesetzt werden.

Der Doktorand arbeitet in der Core Facility Tissue Engineering unter der Leitung von Prof. Heike Walles. Dahinter steckt ein interdisziplinäres Forschungsfeld, in dem Ingenieurwissenschaften, Biologie und Materialforschung zusammenkommen. Ziel ist es, im Labor künstliches Gewebe oder sogar ganze Organstrukturen herzustellen.

Für seine Arbeit wurde Noah Müller kürzlich mit dem IHK-Forschungspreis ausgezeichnet. Im Mittelpunkt stehen sogenannte Zellphantome, künstliche Modelle, die menschliches Gewebe nachahmen. „Sie können wir einsetzen, um medizinische Geräte und neue Therapien zu testen“, erklärt er. Fehler oder Verbesserungsbedarf lassen sich so sehr früh erkennen, noch bevor Tierversuche oder klinische Studien nötig werden. Das spart Zeit und reduziert die Zahl der Versuche an Tieren. Ein Schwerpunkt seiner Forschung ist die Tumorbehandlung.

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In einer aktuellen wissenschaftlichen Veröffentlichung untersuchte Müller ein Gerät zur sogenannten irreversiblen Elektroporation. Dabei werden kurze, starke elektrische Pulse eingesetzt, um die Hülle von Tumorzellen gezielt zu schädigen. Anders als bei vielen bisherigen Verfahren wird dabei nicht mit Hitze gearbeitet. „Hitze zerstört zwar Tumorzellen, schädigt aber oft auch gesundes Gewebe. Das kann Entzündungen verursachen“, erklärt der Ingenieur.

Die Elektroporation gilt als nicht-thermische Methode. Im Idealfall bleibt das umliegende Gewebe erhalten, während die Krebszellen in einen kontrollierten Zelltod übergehen.

Die Grundlage für diese Tests bildet ein spezielles Gel, meist auf Kollagenbasis. „Man kann sich das vorstellen wie eine Mischung aus Wackelpudding und einem aufgeweichten Gummibärchen“, sagt Noah Müller schmunzelnd. In dieses Hydrogel werden zuvor gezüchtete Zellen eingebracht, die dort dreidimensional wachsen können. So lassen sich Tumorgewebe und gesundes Gewebe realitätsnah nachbilden.

Die Eigenschaften des Gels, etwa Wassergehalt oder elektrische Leitfähigkeit, können dabei so angepasst werden, dass sie bestimmten Organen ähneln. Mit diesen gewissermaßen künstlich hergestellten Tumoren haben die Wissenschaftler die Möglichkeit zu beobachten, wie das Tumorgewebe auf neue Therapien reagiert.

In seinem Promotionsprojekt geht Müller noch einen Schritt weiter: Er möchte künstliche Blutgefäße in die Zellmodelle integrieren. „Wenn das Modell größer wird, sterben die Zellen im Inneren, weil sie keine Nährstoffe mehr bekommen“, erklärt er. Ein künstliches Gefäßsystem soll künftig für eine bessere Versorgung sorgen. Das wäre ein wichtiger Schritt, um größere und komplexere Modelle zu entwickeln und damit noch anspruchsvollere medizinische Geräte testen zu können.