Tierversuche und Laborhaut
Tierversuche – allein das Wort lässt viele Menschen erschaudern. Allerdings ist die Forschung gerade daran, mit im Labor gezüchteter menschlicher Haut eine Alternative zu Tierversuchen zu entwickeln. Wie weit diese schon ist und was das Besondere an dieser Laborhaut ist, darum geht es in dieser Folge. Mein Name ist Wieland Mikulajczyk. Wie gut, dass ihr zuhört. Das Forschungsquartett – Wissenschaft bei detektor.fm.
In den Filmen Blade Runner und Alien wird künstliche menschliche Haut gezüchtet, um Androiden so real wie möglich wirken zu lassen. Bei dem Startup Tiger Shark Science in Würzburg wird auch künstliche menschliche Haut entwickelt. In erster Linie aber nicht, um Androiden so gut aussehen zu lassen, sondern um der Forschung Alternativen zu bieten. Wie weit diese menschliche Haut ist und wo sie eingesetzt wird, darüber spreche ich mit Amelie Reigel. Sie hat Tiger Shark Science mitgegründet und zeigt auf Social Media ihren Alltag als Wissenschaftlerin. Frau Reigel, herzlich willkommen im Forschungsquartett!
Züchtung von menschlicher Haut
Hallo, vielen Dank, dass ich hier sein kann. Frau Reigel, Haut aus dem Labor klingt schon ziemlich nach Science Fiction. Wie muss ich mir das ganz praktisch vorstellen? Also, wie züchtet man menschliche Haut im Labor? Nicht, dass ich das jetzt hier zu Hause nachbauen wollen würde, aber mich würde das schon interessieren.
Wir nutzen dafür menschliche Zellen, also Stammzellen, die wir bei der Europäischen Stammzellbank einkaufen können. Und da können wir eine Umgebung schaffen, im Labor, dass diese Zellen auch Hautzellen werden und die verschiedenen Schichten der Haut aufbauen. Die Haut ist ja ein komplexes Organ. Wir haben drei Hautschichten, wir haben Haare, und genau das können wir mit unseren Zellen und unseren Protokollen im Labor nachbauen.
Vorteile der Laborhaut
Bisher sind Tierversuche in der medizinischen Forschung oft noch der Standard. Neben dem Tierleid, das Sie laut Ihrer Webseite reduzieren wollen, warum ist es eigentlich eine gute Idee, künstliche menschliche Haut zu entwickeln? Welche Vorteile hat die denn?
Meistens wird ja an Mäusen getestet, und da sieht man ja deutliche Unterschiede zu unserer Haut. Wir haben kein Fell, unsere Haut ist auch dicker als die der Maus, und es gibt auch verschiedene Zellen, zum Beispiel, die die Maus gar nicht hat, aber der Mensch. Und genau das setzen wir an. Dadurch, dass wir menschliche Hautmodelle haben, können wir auch wirklich die menschlichen Abläufe und Prozesse in der Haut dann auch besser darstellen. Wir können die Übertragbarkeit auch besser darstellen. Das bedeutet, unsere Experimente und Daten, die wir mit den menschlichen Hautmodellen haben, können wir auf den Menschen besser übertragen, anstatt dass man einen Tierversuch macht, da die Ergebnisse hat und dann versucht, auf den Menschen zu übertragen, weil es eben Unterschiede gibt.
Grenzen der Laborhaut
Gibt es denn etwas, was Tierversuche noch besser können als die Laborhaut? Auf jeden Fall! Also, wir wollen natürlich Tierversuche reduzieren und am liebsten auch ersetzen, soweit es geht. Aber es wird, ich glaube, sehr, sehr lange noch Tierversuche geben müssen, weil wir natürlich einfache Hautmodelle haben. Das heißt, es ist nicht ein kompletter Körper.
Wir haben zum Beispiel keine Blutgefäße oder Immunzellen, gerade bei unseren Hautmodellen, die aber natürlich wichtig sind für verschiedene Entzündungsreaktionen. Das bedeutet, auch wenn man verschiedene Organe zum Beispiel anschauen möchte, man hat eine Salbe, die man auf der Haut aufträgt, die geht durch die Haut in das Blutgefäßsystem, und dann wird in der Leber der Wirkstoff verstoffwechselt. Man will ja auch gucken, okay, was passiert in der Haut, was passiert in Blutgefäßen und was passiert in der Leber.
Wir haben jetzt ein Hautmodell, aber der Rest ist ein Tiermodell. Das heißt, man hat verschiedene Organe auf einem Chip und kann die miteinander verschließen und kann eine Art Körper dann auch darstellen und Organismus. Aber das ist noch sehr am Anfang. Das heißt, viele Fragestellungen, die den ganzen Körper oder mehrere Organe betreffen, muss man dann leider noch im Tierversuch durchführen. Aber genau deswegen sind wir da, dass wir das irgendwann noch ändern können.
Einsatzbereiche der Laborhaut
Tierversuche werden vor allem in der Grundlagenforschung in der Medizin und Tiermedizin durchgeführt. Bei zum Beispiel Kosmetik, was man irgendwie vielleicht noch so vor Augen hat, ist es in Deutschland verboten. Sie sagen, wichtiges Ziel von Ihrem Unternehmen sei es, diese Tierversuche zu reduzieren. In welcher Branche wird Ihre künstliche Haut denn heute schon eingesetzt und wo könnte man sie vielleicht in fünf Jahren überall finden?
Tatsächlich werden unsere Hautmodelle sowohl in der Kosmetik als auch in der Pharmaindustrie eingesetzt. Auch wenn in der Kosmetikindustrie Tierversuche bereits verboten sind, braucht es natürlich gute, realistische Modelle, damit man bessere Produkte auch auf den Markt bringen kann. Aber auch in der Pharmaindustrie sind unsere Kunden daran interessiert, mit unseren Modellen zu arbeiten, weil wir sehr realistisch diese Haut darstellen können.
Die Standard-Hautmodelle können lediglich die oberste Hautschicht, die Hautbarriere, darstellen, auch sehr gut. Da hat man Tierversuche auch schon komplett ersetzen können, was sehr schön ist. Aber wir gehen einen Schritt weiter, dass wir eben alle drei Hautschichten darstellen und eben auch Haare. Und die sind so funktionell, dass wir auch wirklich haarige Hautmodelle haben, die immer wachsen.
Detailtiefe der Hautmodelle
Sie haben schon gerade gesagt, das Besondere sind diese drei Hautschichten und die Haarstruktur. Können Sie darstellen, warum ist diese Detailtiefe so wichtig?
Wenn wir zum Beispiel an die Medikamentenentwicklung denken, dann wollen wir eine sehr realistische Umgebung darstellen. Das heißt, wir wollen alle drei Hautschichten haben, weil da unterschiedliche Zelltypen drin sind, die miteinander kommunizieren, also reden. Und wenn man Standard-Hautmodelle hernimmt, die nur eine Hautschicht haben, dann fehlen ja die anderen Schichten und die Zelltypen darin. Das heißt, man kann Nebenwirkungen gar nicht wirklich detektieren, vielleicht dann erst im Tierversuch oder erst später wirklich bei den klinischen Studien am Menschen.
Und genau da setzen wir an, dass wir noch vor dem Tierversuch solche Nebenwirkungen dann auch zeigen können in unseren Hautmodellen. Das ist uns auch schon gelungen mit verschiedenen Kunden, wo wir Nebenwirkungen zeigen konnten in unserem Modell im Vergleich zum Standardmodell.
Zukünftige Entwicklungen
Sie arbeiten bereits an einer Weiterentwicklung, habe ich gelesen. Künftig soll es auch, wie Sie gesagt haben, Blutgefäße, Immunzellen und sogar Tumorzellen integriert werden. Welche neuen Möglichkeiten sind da für die Forschung drin? Was eröffnet das für Möglichkeiten?
Jetzt haben wir gerade eine gesunde menschliche Haut, die wir darstellen können. Auch die verschiedenen Geschlechter, männlich und weiblich, und auch verschiedene Hautpigmentierungen gehen wir an. Aber natürlich, gesunde Haut ist toll, aber Medikamente sind ja dafür da, Therapien zu ermöglichen, Krankheiten zu heilen. Und deswegen sind Krankheitsmodelle eigentlich viel interessanter für die Pharmaindustrie.
Und genau da setzen wir an. Wir sind gerade dabei, das Hautkrebsmodell zu entwickeln, dass wir sehen, wie Tumorzellen die Haut verändern, mit den verschiedenen Zelltypen darin auch kommunizieren und wie man da Medikamente auch wirklich einsetzen kann, um den Tumor zu reduzieren. Aber zum Beispiel auch bei der Wundheilung. Das ist ein sehr komplexer Prozess, den wir gerade versuchen, im Labor darzustellen, um eine narbenfreie Wundheilung zum Beispiel zu schaffen. Aber eben auch, wie Sie schon gesagt haben, Immunzellen sind natürlich extrem wichtig für Entzündungsreaktionen, genauso wie Blutgefäße. Umso komplexer es wird, umso realistischer können wir unsere Hautmodelle dann auch für die Medikamentenentwicklung bereitstellen.
Wünsche für die Forschung
Wenn Sie sich jetzt etwas wünschen könnten für Ihre Forschung, was wäre das?
Für meine Forschung, ich glaube, das geht jedem Startup, aber auch jedem Forscher und jeder Forscherin ebenso, Geld. Denn mit Geld kann man natürlich viel besser, viel schneller forschen. Man kann Menschen anstellen und ein Team aufbauen, und dann kommt man viel, viel schneller voran. Also, das hat man ja während der Pandemie zum Beispiel gesehen: Wenn ganz viel Geld auf einen Haufen geschmissen wird und ganz viele kluge Köpfe daran arbeiten, dann geht es viel, viel schneller in der Forschung. Und genau das Gleiche ist es auch bei uns. Deswegen Geld für die Forschung, damit wir noch schneller Therapien ermöglichen können für Patienten.
Das sagt Amelie Reigel, Wissenschaftlerin und Gründerin des Start-ups Tiger Shark Science. Vielen Dank für Ihre Zeit und das spannende Gespräch. Danke Ihnen!
Vielen Dank auch für die Produktion dieser Folge. Die kam diese Woche von Paula Böthemann. Das war es für diese Folge vom Forschungsquartett. Immer donnerstags gibt es neue Episoden. Wir freuen uns, wenn ihr dann wieder zuhört und wenn ihr einer wissenschaftsbegeisterten Person vom Forschungsquartett erzählt. Mein Name ist Wieland Mikulajczyk. Vielen Dank fürs Zuhören. Bleibt neugierig! Bis zum nächsten Mal. Das Forschungsquartett – Wissenschaft bei detektor.fm.
Foto: @dieWissenschaftlerin