Der Chip ist nicht viel größer als eine Kreditkarte: Aber der Platz reicht aus, um winzige dreidimensionale Organmodelle auf ihm wachsen zu lassen. Sie sind durch einen künstlichen Kreislauf miteinander verbunden. In haarfeinen Kanälen fließt eine blutähnliche Nährstofflösung, angetrieben von einer Mikropumpe, die hier die Aufgabe des Herzens übernimmt. Es ist ein sogenannter Multi-Organ-Chip. Dieser soll die physiologischen Abläufe im menschlichen Organismus eins zu eins widerspiegeln.

Ob Leber, Darm, Haut oder Niere, die Forscherinnen und Forscher der Berliner TissUse GmbH können auf ihrem Chip inzwischen bis zu vier Organmodelle miteinander kombinieren. Ihr Ziel ist es, zukünftig einen Chip mit mehr als zehn Mini-Organen zu entwickeln. Das wäre ein hervorragendes Modell für die menschliche Physiologie.

Personalisierter Chip für jeden Patienten

Wenn die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler recht behalten, könnten die Multi-Organ-Chips künftig bis zu 80 Prozent der Tierversuche ersetzen – und damit die Entwicklung neuer Medikamente für Menschen deutlich sicherer machen. „Bei Stoffen, die an Tieren getestet wurden, kann man nur eingeschränkt verlässliche Aussagen über ihre Wirkung beim Menschen treffen“, sagt Reyk Horland, Leiter der Geschäftsentwicklung bei der TissUse GmbH. „So verträgt die Ratte Stoffe, die für den Menschen giftig sind, weil ihre Leber diese schädlichen Substanzen umwandeln kann.“ Die Folge: Vier von fünf Medikamenten-Kandidaten, die beim Tier erfolgreich getestet wurden, fallen in klinischen Studien am Menschen durch.

„Der Multi-Organ-Chip macht es dagegen möglich, die Wirkung neu entwickelter Medikamente und Chemikalien systemisch in einem humanen Modell zu überprüfen“, erklärt Horland. Doch das Forschungsteam denkt noch einen Schritt weiter: „Wir wollen einen personalisierten Chip für jeden Patienten mit seinem eigenen Zellmaterial bauen, um die Reaktionen eines Wirkstoffs individuell zu messen.“ Zur Verbreitung des Chips hat das Forschungsteam der Technischen Universität Berlin bereits 2010 die Firma TissUse GmbH gegründet. An der Entwicklung war eine Vielzahl von akademischen und industriellen Partnern beteiligt. „Wir kooperieren auch mit großen Pharma- und Kosmetikunternehmen“, sagt Horland. Das Bundesforschungsministerium hat das Projekt von Anfang an unterstützt.

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Inzwischen ist die Entwicklung des Chips so weit fortgeschritten, dass auch Nervenzellen auf ihm wachsen können. Doch menschlich werde ihr Modell niemals sein, versichert Horland. An einem Multi-Organ-Chip mit Zellen von Alzheimer-Patienten könne man etwa überprüfen, ob sich durch ein Medikament die Plaques im Gehirn zurückbilden. „Wir können jedoch nicht messen, ob dadurch auch die die kognitiven Fähigkeiten des Patienten zurückkehren. Der Multi-Organ-Chip wird niemals denken und fühlen können.“