Newsletter_06-2024_DE
Ein Reinraum ist ein Raum, in dem die Konzentration luftgetragener Teilchen sehr gering gehalten wird. Je geringer der Anteil luftgetragener Teilchen in einem Raum sein soll, desto bedeutender wird Technik, die die Reinheit der Luft garantiert. Reinraumtechnik ist international jedoch keine Branche sondern ein Wirtschaftszweig, der essenziell ist in vielen Branchen, in denen Partikel und Keime kontraproduktiv sind bei der Herstellung, Bearbeitung und Abwicklung: Pharmazeutische Industrie und Biotechnologie, Chemische Industrie, Healthcare, Lebensmittelindustrie und Kosmetik, Oberflächen- und Kunststofftechnik, Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik, Optik und Lasertechnologie, Luft- und Raumfahrttechnik, Automobilindustrie und Elektromobilität sowie grundsätzlich Forschung und Entwicklung. Reinraumtechnik ist in allen zukunftsrelevanten Branchen ein bedeutender regulatorischer und wirtschaftlicher Faktor. Alle diese aufgelisteten Branchen, und vermutlich noch ein paar weitere, haben im internationalen Wettbewerb ohne Reinraum keine Zukunfts-Perspektiven, denn regulatorische Anforderungen definieren Einsatzgebiete und Anwendungen: ISO-14611-Normenreihe und die VDI-2083-Richtlinienreihe, der EU-GMP-Leitfaden, die ISPE-Baseline-Guides und die WHO-Technical-Report-Serie-No-957, sowie einige mehr. Entscheidend beim Bau und beim späteren Betrieb einer Biotechnologieanlage, eines Halbleiterwerks, eines Labors oder eines Krankenhauses sind also nicht nur die Bau- und Brandschutzbestimmungen, sondern auch die Vorschriften für den Bau und Betriebs eines Reinraumes.
Ein Reinraum ist ein Raum, in dem die Konzentration luftgetragener Teilchen sehr gering gehalten wird.
Je geringer der Anteil luftgetragener Teilchen in einem Raum sein soll, desto bedeutender wird Technik, die die Reinheit der Luft garantiert. Reinraumtechnik ist international jedoch keine Branche sondern ein Wirtschaftszweig, der essenziell ist in vielen Branchen, in denen Partikel und Keime kontraproduktiv sind bei der Herstellung, Bearbeitung und Abwicklung:
Pharmazeutische Industrie und Biotechnologie, Chemische Industrie, Healthcare, Lebensmittelindustrie und Kosmetik, Oberflächen- und Kunststofftechnik, Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik, Optik und Lasertechnologie, Luft- und Raumfahrttechnik, Automobilindustrie und Elektromobilität sowie grundsätzlich Forschung und Entwicklung.
Reinraumtechnik ist in allen zukunftsrelevanten Branchen ein bedeutender regulatorischer und wirtschaftlicher Faktor.
Alle diese aufgelisteten Branchen, und vermutlich noch ein paar weitere, haben im internationalen Wettbewerb ohne Reinraum keine Zukunfts-Perspektiven, denn regulatorische Anforderungen definieren Einsatzgebiete und Anwendungen:
ISO-14611-Normenreihe und die VDI-2083-Richtlinienreihe, der EU-GMP-Leitfaden, die ISPE-Baseline-Guides und die WHO-Technical-Report-Serie-No-957, sowie einige mehr.
Entscheidend beim Bau und beim späteren Betrieb einer Biotechnologieanlage, eines Halbleiterwerks, eines Labors oder eines Krankenhauses sind also nicht nur die Bau- und Brandschutzbestimmungen, sondern auch die Vorschriften für den Bau und Betriebs eines Reinraumes.
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menschlichen Quellen<br />
Wissenschaftler am Biodrucker<br />
Biodruck von 3D-Gewebemodellen<br />
strukturfördernden Stoffe aus dem BME auch in anderen Zellkultur-<br />
Laboren routinemäßig für verschiedene Anwendungen gebraucht<br />
werden, ginge die Zahl der zur Herstellung verwendeten Tiere sicher<br />
in die Tausende, sagt Jens Kurreck.<br />
Tierische Komponenten machen die Forschung<br />
weniger verlässlich<br />
Menschliche Zellen, die mit Hilfe von Blutserum aus Kälbern ernährt<br />
und zur Vermehrung angeregt werden, aus denen dann mit<br />
Hilfe strukturfördernder Stoffe aus Mäuse-Tumoren menschliche<br />
Organmodelle gedruckt werden: „Wenn man sich diese Produktionsschritte<br />
vor Augen führt, erkennt man eigentlich schon, dass sich<br />
hier ein Potential für Fehler auftut, wenn man aus Experimenten mit<br />
diesen Organmodellen auf die tatsächlichen Vorgänge im menschlichen<br />
Körper schließen will“, erklärt Kurreck. Und dabei seien die<br />
Organmodelle aus menschlichen Zellen im Prinzip schon wesentlich<br />
besser in ihrer Vorhersagekraft als entsprechende Tierversuche,<br />
wenn es um die gleiche Fragestellung geht. Hier werden zwar<br />
auch schon beispielsweise menschliche Tumorzellen in Tiere eingebracht.<br />
Diese menschlichen Zellen liegen dann aber immer noch<br />
in Tiergewebe als Umgebung und kommunizieren auch mit diesen<br />
tierischen Zellen, was eine Übertragbarkeit der Erkenntnisse auf den<br />
Menschen sehr erschwert.<br />
Hinzu komme, so Kurreck, dass die genaue Zusammensetzung<br />
tierischer Produkte wie etwa des fötalen Kälberserums immer<br />
schwanke. Man könne sich also nicht darauf verlassen, dass die eine<br />
Charge zum Beispiel das Wachstum der Zellen genauso anregt wie<br />
die andere. „90 Prozent aller im Labor und in Tierversuchen aussichtsreichen<br />
Kandidaten für Arzneimittel und sogar 97 Prozent<br />
aller Kandidaten für Krebsmedikamente scheitern letztlich bei der<br />
Erprobung am Menschen. Will man hier besser werden, muss das<br />
Ziel sein, irgendwann ganz ohne Tierversuche und auch ganz ohne<br />
tierische Zusatz- und Hilfsstoffe auszukommen.“<br />
Mit dem ersten Gewebe-Modell der Leber völlig ohne Materialien<br />
tierischer Herkunft ist dem Doktoranden Ahmed Ali und weiteren<br />
Mitgliedern aus der Arbeitsgruppe von Jens Kurreck nun ein großer<br />
Schritt in diese Richtung gelungen. Sie haben dafür das fötale Kälberserum<br />
durch ein chemisch genau definiertes Nährmedium aus<br />
Wachstumsfaktoren, Insulin, Selen sowie Zuckern und Salzen ersetzt.<br />
„Wir mussten dieses Nährmedium nicht nur auf den speziellen<br />
Typ der von uns verwendeten menschlichen Leberzellen anpassen,<br />
sondern die Zellen auch in einem langsamen Prozess an die neue<br />
Umgebung gewöhnen“, erzählt Kurreck. Denn geliefert wurden die<br />
Ausgangszellen für den Start des Experiments natürlich noch von<br />
einer Firma, die Kälberserum zu ihrer Vermehrung genutzt hatte.<br />
Als Ersatz für das strukturfördernde Gemisch BME aus den<br />
Mäuse-Tumoren verwendeten die Wissenschaftler*innen humanes<br />
Kollagen aus Plazentas, die in Wiener Krankenhäusern nach Geburten<br />
sonst als Abfall entsorgt worden wären. „Was sich so einfach<br />
anhört, war in der Praxis ein komplexer Anpassungsprozess, der viel<br />
Ausprobieren und auch eine umfassende Literaturrecherche notwendig<br />
machte“, sagt Jens Kurreck. So mussten zum Beispiel die<br />
Plastikschalen, in denen die Zellen kultiviert wurden, extra mit humanem<br />
Kollagen aus den Plazentas beschichtet werden, um eine<br />
ähnlich gute Haftung wie bei der herkömmlichen Methode zu erreichen.<br />
Testergebnisse bestätigen die Gleichwertigkeit<br />
der tierleidfreien Methode<br />
Um ihr neues, tierleidfreies Leber-Modell zu testen, haben die Forscher*innen<br />
es in Kontakt mit dem Giftstoff Okadasäure gebracht,<br />
der von Algen produziert wird, sich in Muscheln ansammelt und zu<br />
schweren Fischvergiftungen führen kann. Es zeigte sich, dass zweidimensionale<br />
gedruckte Strukturen der Zellen die gleiche Empfindlichkeit<br />
gegenüber dem Giftstoff aufwiesen, egal ob sie mit den alten<br />
oder den neuen Substanzen ohne tierische Herkunft gezüchtet und<br />
gedruckt worden waren. Ein dreidimensionales Gewebemodell der<br />
Leber wies ebenfalls die von den Forschern für diesen Fall erwartete<br />
Empfindlichkeit auf.<br />
Überführung in die Praxis durch interdisziplinären Ansatz<br />
Dass ihre neue, tierleidfreie Methode nicht nur schnell einen Weg in<br />
die Praxis, sondern auch eine breite Anwendung findet, sehen die<br />
beteiligten Wissenschaftler*innen optimistisch. Denn mit Albert<br />
Braeuning vom Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) als nationaler<br />
Behörde für Lebensmittelsicherheit war nicht nur ein potentieller<br />
Anwender der Methode direkt an der aktuellen Veröffentlichung<br />
beteiligt. Auch das Fachgebiet Lebensmittelbiotechnologie<br />
und -prozesstechnik der TU Berlin von Prof. Dr. Cornelia Rauh hat<br />
mit der Messung mechanischer Parameter der neuen 3D-Biodruck-<br />
Tinte zu der Studie beigetragen. Die dortigen Wissenschaftler*innen<br />
forschen gemeinsam mit der Arbeitsgruppe von Jens Kurreck<br />
auch an kultiviertem Fleisch für die menschliche Ernährung, für das<br />
ebenfalls Kultivierungsmethoden ohne fötales Kälberserum benötigt<br />
werden. Eine zukünftige Optimierung der tierleidfreien Methode<br />
wird in Zusammenarbeit mit dem Fachgebiet für Bioverfahrenstechnik<br />
der TU Berlin von Prof. Dr. Peter Neubauer angestrebt. So<br />
könnten etwa die humanen Kollagene in Zukunft in den benötigten<br />
Mengen möglicherweise von Hefezellen hergestellt werden – oder<br />
in fernerer Zukunft sogar direkt von menschlichen Zellkulturen.<br />
Chemisch genau definierte Nährmedien und Strukturstoffe aus<br />
Technische Universität Berlin<br />
D 10587 Berlin<br />
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