proTect – Materialunverträglichkeiten von Implantaten

Entwicklung einer tierversuchsfreien Beurteilung von Medizinprodukten über Gen- und Proteinexpressionsprofile von Zellsystemen.

Im medizinischen Bereich werden immer komplexere Wirkstoffe und medizinische Produkte verwendet, die auf den Organismus einwirken, negativ in den Stoffwechsel von Zellen eingreifen und Entzündungsreaktionen oder allergische Reaktionen hervorrufen und schließlich zu Materialunverträglichkeiten führen. Um dies zu verhindern, ist es wichtig, medizinische Produkte auf ihre Biokompatibilität zu testen. Derzeit approbierte Teststrategien basieren auf Tierversuchen. Laut Empfehlung wissenschaftlicher Institutionen und der Industrie, der OECD und der EU sollten Tierversuche, deren Reproduzierbarkeit und deren Relevanz zur Bewertung von Effekten auf den Menschen ohnehin in Frage zu stellen ist, durch alternative in-vitro Methoden ersetzt werden. State-of-the-Art Technologien wie Proteomics-Ansätze in Kombination mit bioinformatischen Methoden und Cell Based Test Systems stellen in-vitro Methoden dar, die es erlauben Zellzustände anhand von Gen- und Protein-Expressionsprofilen zu beurteilen und es dadurch ermöglichen den Einfluss von Testsubstanzen auf Zellen zu analysieren.

Ziel des Forschungsprojektes proTect ist es mithilfe von Gen- und Proteinexpressionsprofilen von Zellsystemen eine tierversuchsfreie Beurteilung von Medizinprodukten zu ermöglichen.

Zur Entwicklung des Testsystems ist es zuerst wichtig geeignete Extrakte von medizinischen Produkten, wie invasiven Medizinprodukten (z.B. Herzschrittmacher, Knochenimplantate) und Kathetern (z.B. Herzkatheter, Blasenkatheter) herzustellen. Danach gliedert sich das Projekt in drei Teilbereiche: in einem Teil wird das Proteomics-basierte Konzept zur Biokompatibilitätsprüfung der medizinischen Produkte entwickelt. Hierbei werden humane Zellen (Muskelzellen, Epithelzellen, etc.) in-vitro mit den hergestellten Extrakten behandelt. Anschließend werden die behandelten Zellen mittels hochauflösender Massenspektrometrie mithilfe bioinformatischer Methoden analysiert und dadurch Proteinexpressionsprofile erstellt. Parallel dazu werden in einem zweiten Teil des Projekts die hergestellten Extrakte mit etablierten immunologischen Methoden (Immunblots, ELISAs, zelluläre Assays) analysiert, um festzustellen, ob die medizinischen Produkte Stoffe enthalten, die das angeborene oder das adaptive Immunsystem aktivieren, oder Entzündungsreaktionen bzw. Typ I oder Typ IV Allergien auslösen können. Der dritte Projektbereich konzentriert sich auf klassisch toxikologische Parameter, die mithilfe eines mikroskopischen High Content Screenings effizient zur Analyse der hergestellten Extrakte eingesetzt werden. Die Zusammenführung der Ergebnisse aus den Teilprojekten ermöglicht eine umfassende Einschätzung der Biokompatibilität medizinischer Produkte.

Projektlaufzeit: 2016 – 2021

Förderung: FFG, Coin Aufbau

Projektkonsortium:

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