Eine wachsende Hoffnung in der personalisierten und regenerativen Medizin liegt in dreidimensionalen Gewebekulturtechniken, wie zum Beispiel der Organoid-Technologie. Diese basiert auf in der Petrischale („in vitro“) gezüchteten Geweben, die wesentliche Merkmale von Organen aufweisen. In letzter Zeit werden solche künstlichen Gewebe immer häufiger als zu Tierversuchen alternative Modellsysteme eingesetzt; sie erleichtern damit die Grundlagen- und angewandte Forschung.
Diese organähnlichen Modelle können aus Patientenzellen gewonnen werden. Sie eignen sich damit ideal zur Erforschung von Gesundheit und Krankheit beim Menschen. Unter Umständen können spezifische Leiden des Spenderpatienten erforscht und auf ihn abgestimmte, individualisierte Therapien entwickelt werden. Auch die Züchtung von Ersatzorganen ist denkbar. Dies sind Ansätze der personalisierten bzw. der regenerativen Medizin.
Ziel des nun von der VolkswagenStiftung geförderten Forschungsprojektes „Light-assisted programming of synthetic organoid tissues“ ist es, programmierbare synthetische 3-D-Gewebekulturmodelle zu entwickelt. Diese sollen von vorneherein Sinnes- und Reaktionsverhalten aufweisen und optogenetisch, d.h. durch Licht gesteuert werden können.
Projektleiter und neuer Freigeist-Fellow Dr. Hannes Beyer zu den Perspektiven seines Forschungsprojektes: „Durch die Verschmelzung von Prinzipien der Synthetischen Biologie und der Optogenetik mit fortgeschrittenen biologischen Modellsystemen wollen wir deren Potenzial erweitern und neue biomedizinische Anwendungen ableiten.“
Indem optogenetische Kontrollstrategien mit dreidimensionalen Gewebekulturplattformen verknüpft werden, wird es möglich, den räumlich-zeitlichen Beginn von Stimuli zu kontrollieren. So können zum Beispiel eingebaute synthetische biologische Schaltkreise aktiviert werden. Ebenfalls können intelligente Sensorsysteme kontinuierlich Daten über Entwicklungsprozesse oder andere biologische Abläufe aufzeichnen. Es wird auch möglich, Fehlfunktionen des Gewebes quantitativ zu erkennen, um dadurch personalisierte Medikamentenbehandlungen oder Screenings zu entwickeln.
Dr. Beyer: „Die resultierenden Modell-Biosysteme eröffnen neuartige diagnostische Möglichkeiten und bieten eine innovative Plattform für Wirkstoff-Screenings, therapeutische Tests und die Grundlagenforschung.“
Zur Person
Dr. Hannes Beyer, geboren 1985 in Freiburg im Breisgau, studierte Biologie in Freiburg und Uppsala (Schweden). Nach seinem Diplom im Jahr 2012 promovierte er 2016 in Freiburg in Synthetischer Biologie. Themen seiner Promotion waren die Optogenetik in tierischen Zellen und die Entwicklung lichtgesteuerter Biomaterialien.
Anschließend wechselte er für drei Jahre als Postdoc an die Universität Helsinki in Finnland für Arbeiten zum Protein-Engineering und zur Strukturbiologie an selbstsplicenden Proteinen. Seit 2020 arbeitet er an der HHU als Gruppenleiter am Institut für Synthetische Biologie (Leitung: Prof. Dr. Matias Zurbriggen).
Freigeist-Fellowship
Seit dem Jahr 2014 fördert die VolkswagenStiftung jedes Jahr exzellente Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler als „Freigeist-Fellows“. Das Förderprogramm richtet sich an exzellente Postdocs, die risikobehaftete, unkonventionelle Wissenschaft betreiben möchten. Die Stiftung möchte damit interdisziplinäre und außergewöhnliche Forschungsprojekte auf hohem Niveau an deutschen Hochschulen und Forschungseinrichtungen ermöglichen. In diesem Jahr gibt es insgesamt neun Freigeist-Fellows, die mit einer Gesamtsumme von 12,2 Millionen Euro gefördert werden.
Die geförderten Nachwuchswissenschaftler können so mit maximalem Freiraum für bis zu acht Jahre an ihren eigenen Forschungsfragen arbeiten. Da risikoreiche Vorhaben häufig unvorhersehbare Projektverläufe aufweisen, kann die Förderung während der Laufzeit flexibel angepasst werden. Je nach Forschungsfeld und Karrierestadium werden die Fellowships mit bis zu 2,2 Millionen Euro ausgestattet. Darüber hinaus bietet die VolkswagenStiftung Weiterbildungen zu Fach- und Führungskompetenzen für den wissenschaftlichen Alltag an.
Weitere Informationen: Webseiten der VolkswagenStiftung