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    WÜRZBURG

    Labor ohne Tiere: Lush Prize für Würzburger Biotechnologin

    Das Material, mit dem Antje Appelt-Menzel arbeitet, ist pflegebedürftig und betreuungsintensiv. Zwar ist es klein und kaum zu sehen und steht, in Flaschen gut verwahrt, bei konstant 37 Grad Celsius im klimatisierten Brutschrank. Aber es ein Wochenende lang unbeobachtet zu lassen? Keine gute Idee. Denn Antje Appelt-Menzel forscht mit lebenden Zellen.

    Zellen brauchen auch am Wochenende Pflege

    Und so teilt sich die Pharmabiotechnologin mit ihren Kollegen am Lehrstuhl Tissue Engineering und Regenerative Medizin der Würzburger Universitätsklinik am Wochenende die Dienste. Die Zellen müssen versorgt, die Nährmedien gewechselt werden. Haben sich die Zellen stark vermehrt und sitzen zu dicht aufeinander, müssen sie vereinzelt und getrennt werden – da gehen samstags und sonntags schon mal vier Stunden drauf.

    Antje Appelt-Menzel hat in Jena Pharmabiotechnologie studiert. Nach ihrer Diplomarbeit in Stuttgart, am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik (IGB) kam sie vor sieben Jahren nach Würzburg, an den Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin von Professorin Heike Walles. Die Zellen, mit denen die 30-Jährige hier forscht, sind sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen, kurz iPS-Zellen.

    Seit zehn Jahren können Wissenschaftler bereits solche Zellen herstellen, 2012 erhielt der japanische Zellforscher Shin?ya Yamanaka für sein bahnbrechendes Verfahren den Nobelpreis für Medizin.

    Neu „angestoßen“: Zellen entwickeln sich in die gewünschte Richtung

    Der Clou dieser Stammzellen: Sie sind aus ausgereiften Körperzellen, Hautzellen zum Beispiel, künstlich „zurückprogrammiert“ worden und haben wieder das Potenzial, sich in alle möglichen Körperzellen weiterzuentwickeln – ähnlich wie embryonale Stammzellen, doch ohne die große ethische Problematik. Die Forscher stoßen – im Labor, in der Petrischale – von außen die Umwandlung der unreifen Zellen in eine bestimmte Richtung an. Was die iPS-Zellen für Antje Appelt-Menzel und ihre Kollegen so interessant macht: Die iPS-Zellen eignen sich auch als Labor-Modell für verschiedenste Krankheiten. Eine große Zahl von Substanzen kann an ihnen getestet werden und so die Entwicklung neuer Medikamente beschleunigen.

    Und genau darum geht es der jungen Pharmabiotechnologin: Im Labor, in einer kontrollierten künstlichen Umgebung, aussagekräftige Modelle eines intakten Gewebes zu entwickeln – für Experimente und Tests, bei denen kein Tier leiden oder sterben muss. Antje Appelt-Menzel bringt die iPS-Zellen dazu, sich speziell in Endothelzellen des Gehirns weiterzuentwickeln, die die Barriere bilden zwischen Gewebe und Blut. Noch konkreter: zwischen Gehirngewebe und der Blutzirkulation.

    Blut-Gehirn-Schranke in der Petrischale: Neurologische Erkrankungen im Blick

    Sie hat – mit viel Tüftelei, Ausprobieren, Verwerfen, neuen Versuchen – ein Modell weiterentwickelt, bei dem sich in der Petrischale die menschliche Blut-Hirn-Schranke, der Stoffaustausch zwischen Blut und Gewebe im Gehirn nachstellen lässt. Viele neurologische Erkrankungen einschließlich Morbus Parkinson, Multiple Sklerose, Alzheimer, Schlaganfall oder auch Gehirntumore und Epilepsie werden mit Störungen der Blut-Hirn-Schranke in Verbindung gebracht. Doch wie kann man eingreifen in diesem sensiblen Bereich? Wie lassen sich geeignete Therapien entwickeln?

    „Derzeit werden eher die Symptome dieser Erkrankungen behandelt“, sagt die 30-jährige Ingenieurin. „Für sehr viele Krankheiten gibt es noch gar keine wirkungsvolle Therapie.“ Ein Grund: Viele Medikamente kommen nicht durch die dichte Blut-Hirn-Schranke. Doch selbst wenn – wie wollte man sie testen, wenn nicht am lebendigen Organismus, an Tier oder Mensch?

    Weil viele neue Substanzen nach dem Tieversuch in der klinischen Studie scheitern

    Die Antwort der Pharmabiotechnologin: in der Petrischale, mit der Zellkultur, im künstlich hergestellten Blut-Hirn-Schranken-Modell. „Es geht darum, Tierversuche einzusparen.“ Der Tiere wegen. Aber auch, weil durch Experimente am Tier der menschliche Organismus eben nicht adäquat simuliert wird. Auf dem Weg zur Zulassung scheitern sehr viele Substanzen in der klinischen Studienphase – z.B. wegen ihrer toxischen Wirkung. Oder weil sie eben nicht, oder nicht ausreichend, die gewünschte Wirkung haben. „Mehr als 90 Prozent der entwickelten Medikamente fallen durch, sobald sie in humane Studien kommen, obwohl sie zuvor an Tieren oder einfachen Zelllinien getestet worden sind“, sagt Antje Appelt-Menzel.

    Es ist ein Problem der Modelle, die derzeit in der präklinischen Forschung eingesetzt werden: Sie sind nicht gut genug oder haben eine zu geringe wissenschaftliche Aussagekraft.

    Was zurückentwickelte Stammzellen können

    Zurück an den Würzburger Röntgenring, ins tierfreie Labor am Lehrstuhl für Tissue Engineering und Regenerative Medizin. So viel Potenzial die künstlich zurückentwickelten menschlichen Stammzellen haben, die die Forscher dort in ihren Brutschränken haben, so viel Betreuung brauchen sie auch. Denn die Zellen wissen: Sie waren schon mal ausgereifte Körperzellen. Pharmabiotechnologin Antje Appelt-Menzel hat für ihre Blut-Hirn-Schranke ehemalige Lungenzellen genutzt: „Die haben den Drang, sich wieder in Richtung Lunge zu entwickeln.“ Deshalb ist der tägliche Blick durchs Mikroskop nötig: Die Zellkulturen bekommen nicht nur regelmäßig Wachstumsfaktoren, Glukose und Aminosäuren spendiert. Sie müssen beobachtet und regelmäßig überprüft werden. Haben sie sich spontan falsch entwickelt? Oder machen sie, was die Forscher von ihnen wollen?

    Verschiedene neuronale Zellen, zum Beispiel. In etwa fünf bis sechs Wochen kann aus der Stammzelle ein unreifes Neuron werden und nach rund 13 Wochen Astrozyten entstanden sein. „Wir stellen im Labor nach, was bei der Schwangerschaft, bei der Entwicklung des Fötus passiert“, sagt die 30-Jährige.

    Eine Frage der Geduld: „Am Anfang sah es nicht gut“ Geduld zu haben und Frustration zu ertragen, das hat sie während ihrer Promotionsarbeit gelernt: „Am Anfang sah es nicht gut aus, dass es mit den Modellen klappen würde.“ Jetzt steht ihr In-vitro-Modell, das die Übergänge von Blut zum Gehirngewebe simuliert, und ist reproduzierbar. Medikamententests haben die Würzburger Forscher damit auch durchgeführt: Sie untersuchten beispielsweise, wie schnell gängige Schmerzmittel über die nachgebildete Blut-Hirn-Schranke transportiert werden. Aber: „Der Industrie ist es derzeit noch zu aufwendig, zu teuer solche komplexen Modelle für Hochdurchsatzstudien einzusetzen. Für erste Tests begnügt sie sich bislang mit den Standardmodellen.“ Hier ist also noch Überzeugungsarbeit zu leisten, erste Gespräche mit der Pharmaindustrie sind aber vielversprechend. Nachwuchspreis und 12.000 Euro von Lush

    Die Vision ist, zukünftig möglicherweise auf viele Tierversuche verzichten zu können. An diesem Freitag ist in London Antje Appelt-Menzels Engagement für tierfreie Testmethoden gewürdigt worden: Die Würzburgerin stand mit sieben weiteren Forschern beim Lush Preis im Finale der besten Nachwuchswissenschaftler. Und hat mit ihrer Entwicklung die Jury überzeugt. 12 000 Euro bekommt sie für den Gewinn des Nachwuchspreises.

    Wozu die Pharmabiotechnologin das Fördergeld verwenden will, ist klar: Stammzellen sind teuer, eine Charge kostet schon mal 1000 Euro. Und sie will ihr Modell weiterentwickeln, damit Krankheiten wie Alzheimer damit erforscht werden können. „Jetzt geht es in die Anwendung, jetzt wird es richtig spannend.“

    Lush Prize

    An diesem Freitag ist in London zum fünften Mal der „Lush Prize zur Förderung tierversuchsfreier Testmethoden“ vergeben worden. Dotiert ist er mit insgesamt 300 000 Euro. Antje Appelt-Menzel von der Uni Würzburg wurde als „Beste Nachwuchswissenschaftlerin“ ausgezeichnet und erhielt 12 000 Euro Fördergeld. Der Lush Prize ist ein Gemeinschaftsprojekt der Kosmetikfirma Lush und der wissenschaftlichen Gruppe Ethical Consumer. Der Preis würdigt alternative, tierversuchsfreie Forschungsmethoden. NAT

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