Sanitätsdienst
Präzisionslungenschnitte

Pharmakologie und Toxikologie neu gedacht

Pharmakologie und Toxikologie neu gedacht

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Datum:
Ort:
München
Lesedauer:
2 MIN

Bevor Arzneimittel zur Anwendung am Menschen zugelassen werden, müssen in der Entwicklung Studien zur Wirksamkeit und Unbedenklichkeit durchgeführt werden. Das Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Bundeswehr in München arbeitet dazu an Modellen, die dem wesentlichen Aufbau einer Lunge entsprechen, und entwickelt diese weiter.

Eine dünne Scheibe aus Gewebe die in einer Flüssigkeit schwimmt

Der automatisierte Schneideapparat trennt das Gewebe präzise in 250 Mikrometer dünne Scheiben

Bundeswehr/Simon Höpfl

COPD, Lungenfibrose, Asthma, Lungenkrebs: Lungenerkrankungen gewinnen in den letzten Jahren nicht nur durch COVID-19Coronavirus Disease 2019 in der klinischen Betrachtung dramatisch an Bedeutung und zählen zu den am weitesten verbreiteten Todesursachen weltweit. Umso wichtiger ist es, neue Behandlungsmethoden und Medikamente zu entwickeln. Das Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Bundeswehr in München hat seinen wissenschaftlichen Fokus auf dem medizinischen Schutz vor chemischen Waffen und forscht dazu mit sogenannten „precision cut lung slices“ (PCLS). Diese sind Präzisionslungenschnitte, an denen die Wirkungen sowohl von schädigenden Substanzen als auch von Wirkstoffkandidaten beobachtet werden kann.

Anzahl an Gewebeentnahmen verringern

„PCLS sind in der Forschung deshalb so interessant, da wir dadurch die Anzahl der eingesetzten Tiere zur Gewinnung des Lungengewebes minimieren können. Anstatt eine Lunge für einen Versuch einzusetzen, kann man circa 200 PCLS aus einer Rattenlunge herstellen und so viel mehr Ergebnisse generieren“, erklärt Oberfeldarzt PDPrivatdozent Dr. Timo Wille, Projektverantwortlicher am Institut. Dem 3R-Prinzip der Forschung, „replacement, reduction, refinement“, also der Ersatz, die Reduktion und die Verbesserung der Arbeit an Tieren wird somit Rechnung getragen.

Ein Probenbehälter der unter einem Mikroskop liegt

Unter dem Mikroskop können nun Reaktionen und Wirkmechanismen beobachtet werden

Bundeswehr/Simon Höpfl

Die Herstellung von PCLS ist dabei aufwendig: Das sehr weiche Lungengewebe wird in einem speziellen Verfahren “schnittfest“ gemacht und mit einem automatisierten Schneideapparat präzise in 250 Mikrometer dünne Scheiben geschnitten. Epithel-, Endothel- und Immunzellen, glatte Muskulatur und Nervenfasern: die natürliche dreidimensionale Lungenarchitektur bleibt erhalten. Der Gewebeverbund ist biologisch aktiv und reagiert auf externe Reize, wie z.B. die Exposition mit chemischen Kampfstoffen. Mit verschiedenen Methoden können selbst kleinste Veränderungen wie die Freisetzung von Botenstoffen und Biomarkern nachgewiesen werden und so Rückschlüsse auf Wirkmechanismen von Giften und Wirkstoffkandidaten gezogen werden.

Internationale Anerkennung und Kooperationen

Am Institut wurde eine Vielzahl an PCLS-Untersuchungen durchgeführt und publiziert. Auf dem American Thoracic Society (ATS) Meeting 2022 präsentierte Oberfeldarzt PDPrivatdozent Dr. Wille die aktuellen Ergebnisse einem hochkarätig besetzten internationalem PCLS-Fachgremium. Im Fokus stand dabei die entwickelte Lagermethode des Instituts: Durch neue standardisierte Verfahren kann Gewebe in speziellen Konservierungslösungen bis zu vier Wochen bei Kühlschranktemperaturen eingelagert werden, ohne dass es zu nennenswerten Funktionsverlusten der PCLS kommt. Auch das ist Sanitätsdienst: International anerkannte Spitzenforschung zur Minimierung von Tierversuchen.

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Eine kleine Lunge die auf einem Probenbehälter liegt

Die versteifte Lunge wird für den nächsten Schritt vorbereitet

Bundeswehr/Simon Höpfl
Eine kleine Lung die mit einem Skalpel durchschnitten wird

Vorsichtig werden die Lungenflügel voneinander getrennt

Bundeswehr/Simon Höpfl
Eine dünne Scheibe aus Gewebe die in einer Flüssigkeit schwimmt

Der automatisierte Schneideapparat trennt das Gewebe präzise in 250 Mikrometer dünne Scheiben

Bundeswehr/Simon Höpfl
Ein Glas in dem Lungengewebe schwimmt

Bis zu 200 Scheiben können aus einem Organ gewonnen werden

Bundeswehr/Simon Höpfl
Ein Probenbehälter der unter einem Mikroskop liegt

Unter dem Mikroskop können nun Reaktionen und Wirkmechanismen beobachtet werden

Bundeswehr/Simon Höpfl

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von Simon Höpfl

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