Mini-Lungen-Modell hilft, neue Medikamente gegen Lungenfibrose zu testen
Forschende haben ein neues computergestütztes Zellmodell entwickelt, mit dem sie beobachten können, wie inhalative Medikamente gegen Lungenfibrose wirken. Dadurch soll es die Entwicklung neuer Therapien für Lungenfibrose erleichtern.
Die Lungenfibrose oder „Lungenvernarbung“ ist eine chronische Erkrankung, die bislang nicht geheilt werden kann. Daher ist die Erprobung neuer Wirkstoffe wichtig. Forschende am Institut für Lungengesundheit und Immunität bei Helmholtz Munich haben dazu ein organ- und krankheitsspezifisches Mini-Lungenfibrose-Modell entwickelt. Damit lässt sich beobachten, wie inhalierte Wirkstoffe von der Lunge ins Blut gelangen, und wie sich die Zell- und Gewebesteifigkeit während der Behandlung verändern – also ob die Lungenfibrose weiter fortschreitet.
Mini-Lungenfibrose-Modell ahmt Prozesse in der Lunge nach
Das Zellmodell umfasst eine besondere künstliche Zellmembran mit den drei bei einer Lungenfibrose wichtigen Zelltypen (Epithel-, Endothelzellen und Fibroblasten), um die Verhältnisse in der Lunge während der Inhalationsbehandlung möglichst genau abzubilden. Zudem ahmt es die wiederkehrende Dehnung der Zellmembranen durch die Atmung, die Kontaktfläche der Zellen mit dem Blut sowie die Wechselwirkung der Zellen untereinander nach.
Die Zuverlässigkeit des Mini-Lungenfibrose-Modells wurde bereits an dem Wirkstoff Nintedanib getestet und zeigte, dass eine Inhalationstherapie mit diesem Lungenfibrose-Medikament wirksamer ist als eine Einnahme als Tablette. Zu diesem Ergebnis kommen auch erste Studienergebnisse, die jedoch noch nicht durch klinische Studien belegt sind.
Arzneimittelentwicklung ohne Tierversuche
Viele Lungenerkrankungen werden mit inhalativen Medikamenten behandelt. Der eingeatmete Wirkstoff soll sich in der Lunge verteilen. Allerdings kann ein Teil davon auch über das Blut in andere Organe gelangen. Unerwünschte Nebenwirkungen können die Folge sein. Bei der Entwicklung neuer Arzneimittel muss dieser Vorgang daher genau untersucht werden, um das Risiko ungünstiger Nebeneffekte zu senken. Bislang geschieht dies überwiegend durch Computermodelle und Tierversuche. Diese sind entweder zu vereinfacht (theoretische Modelle) oder durch Unterschiede zwischen Mensch und Tier behindert. Das computergestützte Zellmodell könnte zukünftig dazu beitragen, die bislang notwendigen Tierversuche zu reduzieren oder zu ersetzen. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert, um Alternativmethoden zu Tierversuchen voranzutreiben.
Quellen:
- BMBF-Förderung für Mini-Lungen-Modell zur Vorhersage der Inhalation von Wirkstoffen. Pressemitteilung des Helmholtz Munich vom 27.07.2022
- Doryab, Ali et al.: Mechanics as a Clinically Relevant Readout of an In Vitro Lung Fibrosis Model Established on a Bioinspired Basement Membrane. In: Advanced Materials, online publiziert am 27.08.2022. Doi: doi.org/10.1002/adma.202205083
- In-vitro-Modell bei Lungenfibrose: Echtzeit-Messung der Zellmechanik und Medikamenten-Test möglich. Pressemitteilung des Helmholtz Munich vom 16.09.2022
