C19-Lungen-Chip – Arzneimittel-Repurposing mittels eines COVID-19 Infektionsmodells in einer immunkompetenten Lunge-on-Chip-Plattform

Tabletten sortieren mit der Hand
© Fraunhofer IZI

Organ-on-Chip-Plattformen integrieren komplexe Gewebe in einer mikrophysiologischen Umgebung. Sie zielen darauf, humane Biologie außerhalb des menschlichen Körpers nachzubilden und dabei sogar Aspekte des humanen Immunsystem zu integrieren. Das Vorhaben C19-Lungen-Chip vernetzt die Kenntnisse und das Know-how des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB bei der Anwendung von Organ-on-Chip-Plattformen für pharmazeutische Studien mit der Expertise des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI zu Infektionsmodellen und bereits bestehenden Erfahrungen mit dem SARS-CoV-2 Virus. Die Abteilung Impfstoffe und Infektionsmodelle unterhält Fraunhofer-weit das einzige Labor der Sicherheitsstufe 3, Grundvoraussetzung für das Arbeiten mit hochpathogenen Erregern wie dem SARS-CoV-2 Virus. Weiterer Projektpartner ist der Bereich Molekulare Biotechnologie des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME.

Eine Chance, zeitnah eine Therapiemöglichkeit für COVID-19 zu erlangen, wird aktuell im Arzneimittel-Repurposing gesehen, also der Verwendung (von Kombinationen) bereits zugelassener Medikamente. Eine Reihe möglicher Arzneimittel-Kandidaten konnte durch unterschiedliche Studien bereits identifiziert werden und für einige Medikamente finden sich auch bereits (mehr oder weniger fundierte) Berichte bzgl. erfolgreicher Behandlungen.

Im Projekt C19-Lungen-Chip wollen die Wissenschaftler*innen nicht-klinische Studien mittels eines Lungen-Modellsystems durchführen. Die ersten Untersuchungen der Wirksamkeit bestimmter Substanzen gegen SARS-CoV-2 können so wesentlich schneller durchgeführt werden als mit klassischen Methoden wie dem Tiermodell. Weiterhin spricht für die Organ-on-Chip-Technologie, dass es in der derzeitigen Ausnahmesituation und der extremen Auslastung der Gesundheitssysteme nur schwer möglich ist, fundierte, klinische Studien für eine größere Anzahl möglicher Therapeutika durchzuführen. Daher sind Verfahren zur schnellen, Ressourcen-schonenden präklinischen Validierung möglicher Kandidaten-Stoffe sehr nützlich.

Ziel des C19-Lungen-Chip Projekts ist es deshalb zunächst ein COVID-19-Lungen-Infektionsmodell zu etablieren, welches die Pathogenese von COVID-19 nachbildet. Dieses Modell soll dann im zweiten Schritt dafür verwendet werden, die Wirksamkeit von bis zu 40 unterschiedlichen Wirkstoffen bzw. Wirkstoffkombinationen zu testen.

Partner

  • Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB (Projektleitung)  |  www.igb.fraunhofer.de
  • Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME, Bereich Molekulare Biotechnologie  |  www.ime.fraunhofer.de

Förderung

Gefördert im Rahmen der Internen Programme der Fraunhofer-Gesellschaft, Fördernummer Anti-Corona 840235.