Tumormodelle in vitro: von 2D-Zellkulturen zum durchbluteten Organ-on-a-chip System

Durch enorme Fortschritte in der Wirkstoffproduktion ist es heutzutage möglich, große Mengen an neuen Wirkstoffen herzustellen. Diese müssen jedoch weiterhin in konventionellen zweidimensionalen Zellkulturen und in Tierversuchen getestet, charakterisiert und validiert werden, bevor sie die klinischen Phasen am Menschen erreichen. Da die Resultate aus zweidimensional kultivierten Zellen sowie aus Tierversuchen nicht immer auf den Menschen übertragbar sind, geht der Trend der Wirkstofftestung verstärkt in Richtung der dreidimensionalen Zellkultur. Demzufolge war das Ziel dieser Dissertation die Rekonstruktion von dreidimensionalen (3D) Tumormodellen in vitro. Beginnend mit Tumor-Sphäroiden als einfachste Form der 3D-Zellkultur wurden diese darauf aufbauend in ein statisches 3D-Gewebe, basierend auf Hydrogelen als Stützmatrix, eingebettet. Um die Komplexität weiter zu erhöhen, wurden dynamische Prozesse wie der Blutfluss in die 3D-Zellkultur integriert. Dazu wurden die auf Hydrogelen-basierenden 3D-Zellkulturen in das innovative Organ-on-a-chip System, dem vasQchip, integriert. Um die Anwendbarkeit der etablierten Modelle zu überprüfen, wurde je ein Beispiel der zytostatischen Wirkstoffe, der Tumordiagnostika sowie Vektoren für das Tumor-Targeting ausgewählt und auf den 3D-Modellen getestet. Untersuchungen der Pharmakokinetik und Pharmakodynamik sollen in zukünftigen Studien durch Verwendung der etablierten 3D-Zellkulturmodellen realisiert werden können.