Tests mit Mikrochips statt Tierversuchen

Neues Verfahren

Viele Chemikalien sind Gift für die Nerven, Arzneistoffe werden daher vor der Anwendung am Menschen an Tieren getestet. Es geht aber auch anders: Der Brite Jonathan West entwickelt am Dortmunder Leibniz-Institut für Analytische Wissenschaften (ISAS) Mikrochips, mit denen man testen kann, ob chemische Substanzen Nervenzellen schaden.

DORTMUND

von Von Lisa Kleine

, 30.11.2011, 19:43 Uhr / Lesedauer: 2 min
Jonathan West zeigt einen der Mikrochips, auf denen Nervenzellen wachsen.

Jonathan West zeigt einen der Mikrochips, auf denen Nervenzellen wachsen.

 West und seine Kollegen haben einen Chip entwickelt, auf dem Nervenzellen wachsen. Damit sollen viele Tierversuche überflüssig werden. Um eine Chemikalie auf ihre Giftigkeit für Nervenzellen zu testen, bräuchten Forscher hunderte Mäuse, so West.  Seit der Einführung der EU-Chemikalienverordnung von 2007 müssen 30 000 Chemikalien an Tieren neu getestet werden. „Technologien wie unser Chip werden Versuche an Tieren in Zukunft teilweise ersetzen können“, hofft West.

 Mikrochips, auf denen Zellen wachsen, sind nicht neu. Schon vor zehn Jahren schafften es Forscher des Max-Planck-Instituts Martinsried, ein Netzwerk von lebenden Nervenzellen auf einem Siliziumchip auszubilden. Heute ist man viel weiter. „Solche Chips werden für die Grundlagenforschung verwendet und können nicht wie unserer für das Screening tausender chemischer Substanzen genutzt werden“, sagt West.Der Brite zeichnet auf dem Notizblock, um das Besondere an seinem Verfahren zu erklären. Er skizziert einen flachen, runden Chip, auf dessen Oberfläche Punkte mit einem länglichen Schwanz verstreut sind. Die Punkte sind die Zellkörper der Nervenzellen, die Fortsätze die Nervenleitungen. Schadet eine Substanz den Zellen, bilden sie keine oder nur kurze Fortsätze aus. Um die Giftigkeit einer Chemikalie zu prüfen, müssen die Fortsätze genau gemessen werden.

 Bisher war das schwierig: Die Zellen verteilen sich willkürlich auf dem Chip, sind schwer zu finden, ihre Fortsätze oft verknäuelt. Deshalb entwickelten die ISAS-Forscher die Methode weiter: West skizziert einen weiteren Chip mit regelmäßig angeordneten Punkten. An diesen Stellen ist die Oberfläche speziell behandelt, so dass sich die Zellen nur hier festsetzen können. Dazwischen gibt es schmalere Verbindungsstraßen, in denen sich die Nervenfasern ausbilden können.  Durch die regelmäßige Anordnung verknäueln die Fortsätze nicht. Die Forscher sehen schon nach etwa drei Stunden, ob Chemikalien das Wachstum verhindern. Viel schneller als früher. „Network-Formation-Assay“ nennen die Wissenschaftler ihre Technologie – die Chips sollen künftig massenhaft hergestellt werden können. Bislang haben die Forscher auf dem Chip Mäusezellen wachsen lassen sowie Neuroblastom-Zellen, menschliche Nervenzellen im Vorstadium. Nun forschen sie daran, auch menschliche Nervenzellen auf dem Chip zu züchten.  

 West und sein Team wollen ihre Technologie bald beim „European Centre for the Validation of Alternative Methods“ einreichen. Dort wird bewertet, wie zuverlässig biomedizinische Tests sind, die anstelle von Tierversuchen eingesetzt werden sollen. Vorher gibt’s keine Zulassung für die Methode.  Die entsprechende deutsche Institution ist die „Zentralstelle zur Erfassung und Bewertung von Ersatz- und Ergänzungsmethoden zum Tierversuch“ in Berlin. Manfred Liebsch, dort für alternative Methoden zu Tierversuchen zuständig, hält das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderte Projekt Wests für vielversprechend: „Der Ansatz der Chip-Methodik ist pfiffig und erscheint routinetauglich.“  Es werde aber noch Jahre dauern, bis die Methode Tierversuche reduzieren könne. Bis dahin müsse sie zunächst auf ihre Zuverlässigkeit getestet werden. 

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