HepaChip, ein „organoides“ Sinusoid-Modell für das pharmakologische Substanz Screening

Der HepaChip ist ein in der Entwicklung befindliches, neuartiges Lebertestsystem, das für die Identifizierung potentieller Wirkstoffe entwickelt wurde, deren Toxizität und Effektivität an komplexen, organoiden Leberzellkulturen abgeschätzt werden soll. Bisher eingesetzte 2D-Zellkulturen können diese komplexen Zusammenhänge nur bedingt abbilden, da organotypische Verhältnisse fehlen. Die Komplexität im HepaChip basiert auf organotypischen Leberzellkulturen, bei denen die Auswahl und Zusammensetzung der Zellen, Mikrostrukturen und extrazellulärer Matrix eng an die in vivo Bedingungen angelehnt ist. Ermöglicht wird dies durch das spezifische Design des Chips, die Nutzung kryokonservierter humaner Leberzellen (Hepatozyten, mikrovasculare Leber-Endothelzellen) und primärer Maus-Hepatozyten, durch eine gerichtete Assemblierung der Zellen und durch die Möglichkeit der hydrodynamischen Perfusion des Chips. Mit der komplexen Abbildung sinusoid-ähnlicher Strukturen stellt HepaChip ein geeignetes Modell dar, um verschiedene Arzneimittel in vitro erfolgreich zu testen oder andere in vivo-nahe Untersuchungen an Leberzellen durchzuführen.

In einem Mikrofluidikchip (HepaChip) werden Hepatozyten und Endothelzellen durch dielektrophoretische und hydrodynamische Kräfte so angeordnet, dass eine sinusoid-ähnliche Struktur entsteht. Ein neu entwickeltes Oberflächenbeschichtungsverfahren hilft dabei, nur bestimmte Bereiche mit Matrix zu beschichten, so dass die Zellen dort adherieren können. Die in Dielektrophorese-Puffer aufgenommenen Hepatozyten werden, durch das elektrische Feld und auf Grund der hydrodynamischen Strömung, gezielt an die Stege des HepaChips angelagert. Anschließend werden die Endothelzellen an die Hepatozyten assembliert. Verschiedene Immunfluoreszenz-Aufnahmen belegen, dass die gerichtete Assemblierung gelingt und die Zellen über mehrere Tage eine oranoide Sinusoid-Struktur ausbilden.

Endothelzellen - Hepatozyten - Mikrofluidikchip - Sinuoid