Nina Tandon: Könnte Tissue Engineering personalisierte Medizin bedeuten?

Ich würde Ihnen gerne ein Video zeigen von ein paar der Models, mit denen ich arbeite. Sie haben alle die perfekte Größe und sie haben nicht ein Gramm Fett. Habe ich schon erwähnt, dass sie wunderschön sind? Und dass sie wissenschaftliche Modelle sind? (Gelächter)

Wie Sie sich vielleicht schon gedacht haben, betreibe ich Gewebekonstruktion und dies ist ein Video von einem Teil des schlagenden Herzens, das ich im Labor entwickelt habe. Wir hoffen, dass eines Tages diese Gewebe als Ersatzteile für den menschlichen Körper dienen können. Aber heute möchte ich Ihnen davon erzählen, wie diese Gewebe hervorragende Modelle darstellen.

Lassen Sie uns für einen Moment an den Ablauf von Medikamententests denken. Man fängt an bei Arzneimittelformulierung, Labortests, Tierversuchen und dann kommen klinische Studien, die man als Menschenversuche bezeichnen könnte, bevor Medikamente auf den Markt kommen. Das kostet viel Zeit und Geld und manchmal, selbst wenn ein Medikament auf den Markt kommt, verhält es sich unvorhersehbar und schadet sogar Menschen. Und je später es versagt, desto schlimmer die Auswirkungen.

Das alles läuft auf zwei Probleme hinaus. Erstens sind Menschen keine Ratten und zweitens, trotz unserer unglaublichen Ähnlichkeit zueinander, haben diese winzigen Unterschiede zwischen Ihnen und mir gewaltige Auswirkungen darauf, wie wir Medikamente metabolisieren und wie diese Medikamente uns beeinflussen.

Was also, wenn wir bessere Modelle im Labor hätten, die uns nicht nur besser nachahmen könnten als Ratten, sondern auch unsere Vielfalt widerspiegeln könnten? Mal sehen, wie wir das mit Tissue Engineering erreichen können.

Eine der Schlüsseltechnologien, die wirklich wichtig ist, sind die so genannten induzierten pluripotenten Stammzellen. Sie wurden vor ziemlich kurzer Zeit in Japan entwickelt. Okay, induzierte pluripotente Stammzellen. Die sind Embryonalstammzellen sehr ähnlich, nur ohne die Kontroverse. Wir induzieren Zellen, gut, sagen wir, Hautzellen, indem wir ein paar Gene zu ihnen hinzufügen, sie züchten und sie dann ernten. Diese Hautzellen können überlistet werden, ungefähr so wie zelluläre Amnesie, in einen Embryonalzustand überzugehen. Also ohne die Kontroverse ist das die erste coole Sache. Die zweite coole Sache: Man kann jede Art von Gewebe aus ihnen züchten: Gehirn, Herz, Leber, Sie bekommen einen Eindruck, aber aus Ihren Zellen. Also können wir ein Modell von Ihrem Herz, Ihrem Gehirn erstellen auf einem Chip.

Gewebe von berechenbarer Dichte und Verhalten zu erzeugen ist der zweite Teil, und das wird tatsächlich der Schlüssel dazu sein, diese Modelle für Wirkstoffforschung zu verwenden. Und dies ist ein Schema eines Bioreaktors, den wir in unserem Labor entwerfen um dabei zu helfen, Gewebe auf eine modularere, skalierbarere Art zu erzeugen. Stellen Sie sich in der Zukunft eine gewaltige parallele Version davon vor mit Tausenden von Teilen menschlichen Gewebes. Es wäre so, als würde man eine klinische Studie auf einem Chip durchführen.

Bemerkenswert an diesen induzierten pluripotenten Stammzellen ist, dass, wenn wir ein paar Hautzellen nehmen, beispielsweise von Menschen mit einer Erbkrankheit, und daraus Gewebe erzeugen, wir tatsächlich Tissue-Engineering- Techniken verwenden können, um Modelle dieser Krankheiten im Labor zu erstellen. Hier ist ein Beispiel von Kevin Eggans Labor in Harvard. Er hat Nervenzellen erzeugt aus diesen induzierten pluripotenten Stammzellen von Patienen mit Amyotropher Lateralsklerose (ALS), und er hat sie in Nervenzellen aufgeteilt und verblüffenderweise zeigen diese Nervenzellen auch Symptome der Krankheit. Mit solchen Krankheitsmodellen können wir diese Krankheiten schneller als je zuvor bekämpfen und besser als je zuvor verstehen und vielleicht noch schneller Medikamente entwickeln. Dies ist ein anderes Beispiel für patientenspezifische Stammzellen, die von jemandem mit Rethinopathia Pigmentosa erzeugt wurden. Das ist eine Degeneration der Retina. Diese Krankheit liegt bei mir in der Familie und wir hoffen wirklich, dass solche Zellen uns dabei helfen werden, eine Heilmethode zu finden.

Ein paar Leute denken, diese Modelle klängen ja ganz schön und gut, aber sie fragen: "Na ja, sind die wirklich so gut wie die Ratte?" Die Ratte ist immerhin ein ganzer Organismus mit interagierenden Netzwerken von Organen. Ein Medikament für das Herz kann in der Leber metabolisiert werden und manche der Nebenerzeugnisse könnten im Fett gelagert werden. Fehlt das nicht alles bei diesen mit Tissue Engineering erstellten Modellen? Nun, das ist ein weiterer Trend auf dem Gebiet. Durch das Kombinieren von Tissue- Engineering-Techniken mit Mikrofluidik entwickelt sich dieses Gebiet im Grunde genau zu einem Modell des gesamten Ökosystems des Körpers, vollständig mit mehreren Organsystemen, um testen zu können, wie ein Medikament, das Sie für Ihren Blutdruck nehmen, Ihre Leber oder ein Antidepressivum Ihr Herz beeinflussen könnte. Diese Systeme sind sehr schwer zu konstruieren, aber stehen gerade erst in den Anfängen, in der Lage zu sein, dies zu erreichen, also bleiben Sie dran!

Aber das ist noch nicht einmal alles, denn sobald ein Medikament zugelassen wird, können Tissue-Engineering-Techniken dabei helfen, personalisiertere Behandlungen zu entwickeln. Dies ist ein Beispiel, das Ihnen vielleicht irgendwann wichtig sein wird und ich hoffe, das wird Ihnen nie passieren, denn stellen Sie sich vor, Sie würden irgendwann den Anruf bekommen, mit der schlechten Nachricht, Sie könnten Krebs haben. Würden Sie nicht lieber ausprobieren, ob diese Krebsmittel, die Sie nehmen werden, bei Ihrem Krebs funktionieren? Dies ist ein Beispiel aus Karen Burgs Labor, wo mit Tintenstrahltechnologien Brustkrebszellen gedruckt und ihre Entwicklungen und Behandlungen erforscht werden Und einige unsere Kollegen an Tufts verbinden Modelle wie diese mit durch Tissue Engineering erzeugten Knochen, um zu sehen, wie Krebs sich von einem Teil des Körpers zum nächsten verbreiten könnte und Sie können sich diese Art Multi-Gewebe-Chips als nächste Generation dieser Art der Forschung vorstellen.

Wenn Sie über diese Modelle nachdenken, über die wir gerade gesprochen haben, können Sie sehen, dass Tissue Engineering für die Zukunft tatsächlich dafür bereit ist, dabei zu helfen, Arzneimittelprüfung zu revolutionieren bei jedem Schritt des Prozesses. Krankheitsmodelle sorgen für bessere Arzneimittelformulierung, gewaltige parallele Gewebemodelle helfen dabei, Labortests zu revolutionieren, Tierversuche und Menschenversuche in klinischen Studien zu verringern und individualisierte Therapien, die das sprengen, was wir überhaupt erst als einen Markt ansehen. Im Wesentlichen beschleunigen wir drastisch die Resonanz zwischen der Entwicklung eines Moleküls und dem Lernen darüber, wie es sich im menschlichen Körper verhält. Der Vorgang dafür ist im Grunde, Biotechnologie und Pharmakologie in eine Informationstechnik umzuwandeln, die uns dabei hilft, Medikamente schneller, billiger und effektiver zu entdecken und zu beurteilen, Das verleiht Modellen gegen Tierversuche eine neue Bedeutung, nicht wahr? Danke. (Beifall)