Komplexe dreidimensionale biomimetische Sensor- und Organoid-Netzwerke zur Erhebung funktioneller Daten der Darmbarriere (OriDarmi)

Der Darm bzw. die in ihn eingebundenen Zelltypen (Muskel-, Immun-, Nerven- und Gliazellen) werden intensiv durch Mikroorganismen (Mikrobiom), durch Nahrung oder Medikamente und Toxine beeinflusst. Dies kann zu einer Vielzahl von Erkrankungen führen, welche nicht ausschließlich, wie bei chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (z. B. M. Crohn) den Darm betreffen, sondern für den ganzen Organismus relevant werden können. Dies schließt sogar neurodegenerative Erkrankungen ein. Die Analyse des Einflusses dieser Faktoren auf die Funktion der Darmwand ist am lebenden Objekt nur extrem eingeschränkt möglich. Neue Kulturverfahren ermöglichen das Züchten von kugelförmigen, darmähnlichen Zellverbänden mit einem Durchmesser von bis zu 3 mm, und damit ein in-vivo-äquivalentes Abbild der Darmwand in der Zellkultur.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung von Methoden zur Untersuchung der Vorgänge in diesen Zellverbänden. Hierzu werden neuartige dreidimensionale Mikroelektrodensensorsysteme entwickelt, die sich wie ein Netz um den Zellverbund legen oder die von den Zellen umwachsen werden und sich dann im Innern des Zellverbandes befinden. Eine Ergänzung der Elektrodensysteme durch Mikrokapillaren erlaubt einerseits die direkte Applikation von zu untersuchenden Substanzen auf die künstliche Darmschleimhaut, andererseits die Messung der Qualität der Darmbarriere.