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Cellendes nutzt Paradigmenwechsel in der Zellforschung

Ohne Zellkulturen wäre die moderne Zellbiologie nicht denkbar. Mehrere tausend Zelllinien – vom Menschen und gut 150 Tierarten – werden in den Laboren der Welt außerhalb des ursprünglichen Organismus unter kontrollierten Bedingungen kultiviert. Allerdings hat das Wachstum der Zellen auf flachen Kulturschalenböden einen entscheidenden Nachteil: Die Zellen verhalten sich nicht wie in ihrer natürlichen Umgebung. Deshalb versuchen die Wissenschaftler nun mit Hilfe dreidimensionaler Substrate, das natürliche Umfeld der Zellen im Gewebeverband (zelluläre Matrix) nachzubilden. Diesen Paradigmenwechsel in der Zellforschung haben sich Dr. Brigitte Angres und Dr. Helmut Wurst, Gründer und Geschäftsführer der Cellendes GmbH in Reutlingen, zunutze gemacht und zwei neuartige Hydrogele für die Kultivierung von Zellen entwickelt.

Das PVA-Hydrogel wurde im März 2010 auf den Markt gebracht. Die Erweiterung der Produktpalette mit Dextran-Hydrogelen erfolgte im April 2011. Dazu Angres: „Forschungsinstitute und Pharmaunternehmen sind auf Materialien angewiesen, die zu zuverlässigen Testergebnissen führen. Aber als wir uns den Markt für Biomaterialien beziehungsweise Gele näher angeschaut haben, wurde klar, dass es zu diesem Zeitpunkt kein Gel gab, das es ermöglichte, spezifische Kulturbedingungen herzustellen. Wir sahen ein großes Marktpotenzial für biomimetische Gele in allen Bereichen, in denen Zellen für analytische oder therapeutische Zwecke eingesetzt werden, etwa in der Grundlagenforschung, der Arzneimittelentwicklung oder der Medizintechnik."

Flexible Gestaltung der Hydrogele

Cellendes Hydrogele können in unterschiedlichen Festigkeiten hergestellt werden und bilden so die Festigkeiten unterschiedlicher Gewebe des Organismus nach. © Cellendes

Die sogenannten biomimetischen Gele von Cellendes haben gegenüber anderen Hydrogelen, die bereits auf dem Markt sind, den Vorteil, dass das Umfeld der Zellen an das ursprüngliche Umfeld im Gewebe angepasst werden kann, aus dem sie entnommen wurden. Das daraus resultierende naturgetreuere Verhalten der Zellen liefert in der Forschung authentischere Ergebnisse. Eine zuverlässigere Auswahl an Wirkstoffen ist somit schon in einem frühen Teststadium der Wirkstoffentwicklung möglich - noch bevor mit kostspieligen Tierversuchen und klinischen Phasen begonnen wird.

Herkömmliche Gele für die dreidimensionale Kultivierung werden in den meisten Fällen aus tierischen Substraten, beispielsweise Kollagen, hergestellt. Die Nachteile: Die Zusammensetzung kann nicht variiert werden, eventuell unerwünschte Komponenten bleiben enthalten. Undefinierte Verunreinigungen können auftreten und die Untersuchungsergebnisse verfälschen.

Geeignet für Grundlagenforschung, Wirkstoff- und Medizinproduktentwicklung

Verschiedene Gelkomponenten erlauben die Herstellung von Gelen unterschiedlicher Qualitäten im Labor. © Cellendes

Das Handling der Hydrogele ist denkbar einfach: Cellendes liefert zwei Flüssigkeiten – ein Polymer, sowie einen sogenannten Vernetzer, mit dessen Hilfe sich Polymere über eine chemische Reaktion verknüpfen. Vor der Vernetzung können diverse Biofaktoren, wie zum Beispiel Zellverankerungsmoleküle, an das Polymer gebunden werden. Das Hydrogel ist in wenigen Minuten fertiggestellt. Im transparenten Gel können die Zellen mühelos mikroskopisch untersucht und mit entsprechenden Reagenzien zur Analyse markiert werden.

„Die Anwender erhalten eine exakt designbare Matrix aus den definierten Komponenten und können die Wirkung bestimmter Substanzen an den Zellen in einer dreidimensionalen Umgebung testen“, erklärt Brigitte Angres. „Darüber hinaus ist die Herstellung des Gels für den jeweiligen Anwender simpel und erfordert weder große Erfahrung noch spezifisches Equipment - das war uns bei der Entwicklung sehr wichtig.“

Das Dextran-Hydrogel ist wieder abbaubar, sodass mit und an den Zellen weiter gearbeitet werden kann. Die Zellen können beispielsweise nach der Kultur biochemisch analysiert oder auf eine andere Art weiter kultiviert werden. „Wir sind die ersten auf dem Markt, die ein so flexibles System anbieten, das für die Grundlagenforschung in der Zellbiologie ebenso interessant ist wie für deren Anwendung in der Pharmaindustrie oder der regenerativen Medizin“, so die Unternehmerin. Der Anwender kann das System einerseits an die Anforderungen seiner Zellen zur optimalen Kultivierung anpassen, andererseits kann er durch gezielte Veränderungen der Hydrogele Effekte der Zellumgebung auf die Zellen untersuchen.

Nun gilt es, die Hydrogele und deren Nutzen im Markt bekannt zu machen. Dafür sorgt ein internationales Distributionsnetz für den weltweiten Vertrieb der Hydrogele. Die Marketingunterstützung erfolgt zentral vom Hauptsitz des Unternehmens in Reutlingen.

Rückblick: Jede Menge Erfahrungen gesammelt

Dreidimensionales Wachstum von menschlichen Bindegewebszellen in 3-D Life Hydrogelen. © Cellendes

An eine eigene Firma hatten die beiden Geschäftsführer, die lange Zeit in der Produktentwicklung des kalifornischen Biotech-Unternehmens Clontech gearbeitet hatten und derzeit auch noch am Naturwissenschaftlichen und Medizinischen Institut (NMI) an der Universität Tübingen beschäftigt sind, seit längerem gedacht. Der „richtige“ Startschuss war im Juli 2010 – exakt ein Jahr nach der offiziellen Gründung der Cellendes GmbH – gefallen. Ein strategischer Investor stieg in das Unternehmen ein. Außerdem wurde Cellendes von 2010 bis Ende März 2012 durch das EXIST-Forschungstransfer-Programm gefördert. Auch das NMI bietet ein ideales Umfeld. „Das NMI ist ein sehr gutes Sprungbrett, um eine Firma zu gründen“, erklärt Dr. Angres, die auch von der Förderung und Betreuung durch die BioRegio STERN Management GmbH sehr angetan ist. „Durch das Angebot an Netzwerken, Coaching und Beratung hier im Großraum Stuttgart hat man das Gefühl, als Gründer wirklich willkommen zu sein.“

Ausblick

Cellendes schaut mit Optimismus in die Zukunft. Bereits 2014 wird ein neues Hydrogel auf den Markt gebracht. Das neue Gel hat den Vorteil, dass es aufgrund einer langsameren Gelierungszeit in spezielle Kulturgefäße, wie zum Beispiel in Mikrokanäle, platziert werden oder in Tiere injiziert werden kann. Gefördert wird diese Forschung über das Förderprogramm ZIM-SOLO des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie.

Im Rahmen eines internationalen Projektes, das über EuroTransBio des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird, entwickelt Cellendes ein Hydrogel zur Förderung der Blutgefäßbildung in Implantaten. Partner in diesem Projekt sind das Unternehmen ProTip in Strasbourg, das NMI und die NMI TT GmbH in Reutlingen.

Ein weiteres Projekt mit dem Schwerpunkt Bioaktive Implantate wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Partner von Cellendes sind hier die Aesculap AG, die TETEC AG und das NMI.

Auch Kooperationen mit der universitären Forschung bieten Weiterentwicklungsmöglichkeiten für Cellendes. So die Kooperation zur Entwicklung eines standardisierten 3-D in vitro Tumor-Stroma-Modells zur Testung von Tumortherapeutika in Baden-Württemberg unter Prof. Dr. Margareta Müller, Fakultät Medical and Life Sciences Hochschule Furtwangen University, Campus Villingen-Schwenningen und Prof. Dr. Dieter Stoll, Hochschule Albstadt Sigmaringen und NMI.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/cellendes-nutzt-paradigmenwechsel-in-der-zellforschung