Zellkultur-Fabrik en miniature – „B CUBE“-Ausgründung ebnet Weg zu innovativen Therapien

Das Forscherteam „denovoMATRIX“ am BCUBE der Technischen Universität Dresden hat eine neue Biomaterialplattform entwickelt, mit der es als zukünftiges Startup anderen Wissenschaftlern helfen will, schnell und effizient die optimalen Bedingungen für die Kultur ihrer Zellen zu identifizieren.

Zelltherapien sind der Therapieansatz der Zukunft. Um diese erfolgreich entwickeln zu können, erforschen Wissenschaftler Zellen und deren Verhalten außerhalb des menschlichen Körpers im Labor. Dafür werden diese noch immer häufig auf Plastikoberflächen kultiviert. Dieser Ansatz ist allerdings wenig geeignet, da Plastik den Zellen eine vollkommen andere biochemische und biomechanische Umgebung bietet als der menschliche Körper – und sie sich dadurch auch anders verhalten. Alternativ dazu kultivieren einige Forscher ihre Zellen auf Matrigel, einem Extrakt aus Rattentumorgewebe, das allerdings von Charge zu Charge unterschiedlich ist und sich zudem aufgrund des tierischen Ursprungs nicht für den anschließenden klinischen Einsatz der Zellen eignet.

Ein Forscherteam in der Arbeitsgruppe von Professor Yixin Zhang am BCUBE der Technischen Universität Dresden hat nun einen Lösungsansatz entwickelt, mit der die tatsächlichen Zellumgebungen im Körper maßgeschneidert für verschiedenste Zellen und verschiedenste Anwendungen einfach und chemisch definiert nachgebildet werden können. „Unser Ziel ist es, die Biologie des Menschen im künstlichen Systemansatz „Zellkultur“ so nahe wie möglich nachzugestalten,“ erklärt der Projektleiter Dr. Richard Wetzel den Ansatz. Dazu wird ein neu entwickeltes Biomaterial, das aus verschiedenen Zuckermolekülen (Glukosaminoglykane) und Peptiden synthetisiert wird, als Ultradünnschicht auf das Plastik des Zellkulturträgers aufgebracht, bevor die Zellen darauf kultiviert werden können. Der Trick dahinter: welche Zuckermoleküle und welche Peptidsequenzen genutzt werden, kann sehr einfach und individuell kombiniert werden. Dadurch können bis zu 96 verschiedene Kombinationen des Materials auf einmal getestet werden, um schnell und effizient herauszufinden, auf welchem Material die Zellen am besten wachsen. Diese „screenMATRIX“ wurde als erstes denovoMATRIX-Produkt entwickelt.

„Mit unseren Materialien konnten wir beispielsweise bei Nervenzellen eine 10-fach erhöhte Differenzierungsrate erreichen. Das Wachstum von neuralen Vorläuferzellen, die aus induzierten pluripotenten Stammzellen gewonnen wurden, konnten wir im Vergleich zum gegenwärtigen Standard um das dreifache erhöhen,“ erläutert Dr. Wetzel die Relevanz der neuen Materialien.

Die zugrundeliegende, patentierte Technologie wurde in den vergangenen zwei Jahren im Rahmen eines EXIST Forschungstransfer-Projektes validiert und kürzlich im peer-reviewed Journal „Advanced Materials“ veröffentlicht. „Um die entwickelten Biomaterialien auch anderen Wissenschaftlern zur Verfügung zu stellen, werden wir im Sommer ein Spin-Off aus der Technischen Universität Dresden ausgründen“, so der designierte Geschäftsführer des zukünftigen Dresdner Startup, Dejan Husman. Erste Testverkäufe der screenMATRIX laufen bereits. Nähere Informationen dazu, sowie zum Team und der Technologie finden Sie unter www.denovomatrix.com.

Publikation:
Robert Wieduwild, Richard Wetzel, Dejan Husman, Sophie Bauer, Iman El-Sayed, Sarah Duin, Priyanka Murawala, Alvin Kuriakose Thomas, Manja Wobus, Martin Bornhäuser, and Yixin Zhang. Coacervation-mediated Combinatorial Synthesis of Biomatrices for Stem Cell Culture and Directed Differentiation. Advanced Materials. 2018; in press. (https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201706100)

Über das ZIK B CUBE an der TU Dresden
Das Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) B CUBE - Center for Molecular Bioengineering wurde 2008 im Rahmen der BMBF-Förderinitiative „Unternehmen Region“ an der Technischen Universität Dresden eingerichtet und sieht sich als Brücke zwischen den Lebens- und den Ingenieurwissenschaften. Das Zentrum widmet sich der Erforschung und Entwicklung biologischer Materialien in den drei Hauptrichtungen BioProspektion, BioNano Werkzeuge sowie Biomimetische Materialien und trägt damit entscheidend zur Profilierung der TU Dresden im Bereich moderner Biotechnologie und Biomedizin bei. Dabei arbeitet das B CUBE eng mit dem Biotechnologischen Zentrum (BIOTEC) und dem Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) an der TU Dresden zusammen. Technologietransfer stellt eine wichtige Säule der Zentrumsaktivitäten dar, um die neu entwickelten Materialien auch außerhalb der Forschung zu vermarkten und zur Verfügung zu stellen.

Über die Technische Universität Dresden
Die TUD ist die eine der größten Technischen Universitäten in Deutschland und eine der führenden und dynamischsten Hochschulen in Deutschland. Mit ihren 18 Fakultäten in fünf Bereichen offeriert sie ein weitgefächertes Angebot aus 122 Studiengängen und deckt ein breites Forschungsspektrum in den Forschungsprofillinien Gesundheitswissenschaften, Biomedizin und Bioengineering, Informationstechnik und Mikroelektronik, Intelligente Werkstoffe und Strukturen, Energie, Mobilität und Umwelt sowie Kultur und gesellschaftlicher Wandel ab.

Seit 2012 gehört die TUD zu den deutschen Exzellenz-Universitäten. Kernpunkte dieser herausragenden Stellung sind das Zukunftskonzept „Die Synergetische Universität" mit dem einzigartigen Verbund DRESDEN-concept, die Exzellenzcluster „Center for Advancing Electronics Dresden“ (cfaed) und „Center for Regenerative Therapies Dresden“ (CRTD) sowie die Graduiertenschule „Dresden International Graduate School for Biomedicine and Bioengineering“ (DIGS-BB). Die TUD steht für Werte wie Toleranz und Weltoffenheit und drückt dies regelmäßig, öffentlich und sichtbar aus.

Informationen für Journalisten:
Dejan Husman
BCUBE an der Technische Universität Dresden
Team denovoMATRIX
Tel.: +49 (0) 351 44 69 15 39