Vorbeugen Hörverlust

Hintergrund
Schwerhörigkeit ist ein globales Gesundheitsproblem mit hohen sozioökonomischen Auswirkungen und hohem medizinischen Bedarf. Die meisten Hörverluste entstehen durch Schäden der Hörhaarzellen im Innenohr der Cochlea (Hörschnecke) aufgrund von Alterung, Krankheit, akustischem Trauma oder Exposition gegenüber Ototoxinen (Antibiotika und Chemotherapie). Die Arzneimittelabgabe im Innenohr ist eine anspruchsvolle Herausforderung. Im Innenohr befindet sich die Cochlearen Blutlabyrinth Barriere (BLB) welche für die Regulierung der Cochlea-Mikroumgebung und Optimierung von Hörfunktion wichtig ist. Die multizelluläre BLB reguliert den dynamischen Ein- und Ausfluss von Nährstoffen, Metaboliten und auch Medikamenten zwischen dem systemischen Kreislauf und der Cochlea. Die Technologie der Organ on-a-Chip Systeme kombiniert die Mikrosystemtechnik und Biologie, um grundlegende Funktionalitäten menschlicher Organe zu imitieren. Diese in-vitro Modelle ermöglichen einen besseren Einblick in biologische Prozesse und helfen so bei der Weiterentwicklung neuer Therapien. Das Chip System ahmt komplexe zelluläre Interaktionen und Strukturen nach, die in vivo in vielen Geweben oder Organen gefunden werden. Aufgrund der Komplexität und der Unzugänglichkeit der BLB werden 3D-Kulturmodelle sehr aussagekräftige Werkzeuge sein zur Klärung von physiologischen und pathologischen Mechanismen. Damit können Ansätze aufgezeigt werden, wie die Arzneimittelabgabe in der gesamten BLB gestaltet werden kann.

Das Ziel
Unser Ziel ist es, fortgeschrittene und physiologisch relevante In-vitro Modelle der (BLB) des Innenohrs zu entwickeln. Dadurch können letztendlich neuartige Erkenntnisse über die Transportmechanismen der BLB gewonnen werden. Ein solches experimentelles Testsystem, zur Reproduktion der komplexen Biologie des Innenohrs, würde einen wichtigen Beitrag zur Vorhersage der Medikamenten Pharmakokinetik und Pharmakodynamik für eine nichtinvasive Behandlungsstrategie von Hörverlust leisten. Dies könnte die Entwicklung therapeutischer Behandlungen für Menschen, deren normales Leben durch Gehörschädigung beeinträchtigt ist, wesentlich beschleunigen.

Methoden
Der BLB Chip wird so konstruiert, dass Zellen in verschiedenen Kanälen getrennt und durch eine poröse Membrane kultiviert werden können. Die multipotenten Zellen und Vorläuferzellen des Innenohrs überleben in einem postmortalen Zeitraum von bis zu 5 Tagen. 3D-Zellkulturen von postmortalen humanen BLB Zellen auf dem Chip- System werden etabliert, um den spezifischen Beitrag jedes Zellphänotyps zur BLB-Integrität bestimmen zu können und damit Informationen über die zellspezifischen Eigenschaften der Coch-learen-BLB zu erhalten.
BLB Organ-on a-Chip wird die Effizienz von Forschung und Entwicklung im Bereich Hörverlust verbessern, indem die Lücke zwischen präklinischen und klinischen Studien durch eine bessere Vorhersagbarkeit überbrückt wird.

PD Dr. Vesna Petkovic