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iNeutox 3D-Zellkulturmodelle

Ein Labormitarbeiter des BioMEMS Lab schaut durch ein Mikroskop.
  1. Intelligent Sensors and Signals
  2. Material Testing and Sensor Technology

Auf menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen basierende neuronale 3D-Zellkulturmodelle für funktionelles In-vitro-Screening.

Kooperationspartner

Förderung

Hintergrund

Neurotoxikologische Schädigungen führen häufig zu Erkrankungen und Vergiftungssymptomen, die auf funktionelle und/ oder biochemische Veränderungen im Nervensystem zurückzuführen sind. Die zunehmende Zahl an neu entwickelten chemischen Verbindungen führt zu einem unverhältnismäßig hohen Zeitaufwand für die toxikologischen Testungen, die nahezu ausschließlich im Tierversuch durchgeführt werden. Neben der problematischen ethischen Bewertung weisen In-Vivo- und In-Vitro-Tiermodelle den weiteren entscheidenden Nachteil der erheblichen Spezies-spezifischen Unterschiede auf. Zur Entwicklung prädiktiver Prüfmethoden besteht ein dringender Bedarf an human-spezifischen Testsystemen, die es ermöglichen Kernaspekte neurotoxischer Wirkungen im menschlichen Organismus in vitro abzubilden.

Ziele

Humane, induziert pluripotente Stammzellen (hiPSZ) ermöglichen es, unter kontrollierten In-Vitro-Bedingungen, gewebespezifische, menschliche Zellen zu gewinnen und so neue humanisierte Testsysteme zu entwickeln. Für toxikologische Testungen sind hiPSZ von besonderer Bedeutung, da sie patientenspezifisch sein können und damit eine bestimmte Genetik, z.B. eine Prädisposition für eine Krankheit, aufweisen. Im Projekt iNeuTox wurden iPSZ-basierte neuronale Zellkulturmodelle verwendet, die es ermöglichen human-spezifische, prädiktive, neurotoxische Prüfverfahren zu etablieren.

  • Publikationen

    • M. Ciba, R. Bestel, C. Nick, G. F. Arruda, T. Peron, C. C. Henrique, L. F. Costa, F. A. Rodrigues, C. Thielemann: Comparison of different spike train synchrony measures regarding their robustness to erroneous data from bicuculline-induced epileptiform activity, Neural Computation, Volume 32, Issue 5, 2020
    • S. De Blasi, M. Ciba, A. Bahmer, C. Thielemann: Total Spiking Probability Edges: A Cross-Correlation based Method for Effective Connectivity Estimation of Cortical Spiking Neurons, Journal of Neuroscience Methods, 312, 2019, 169-181
  • Methode

    Als geeignetes Analyseverfahren der zellulären Reaktionen soll mit Hilfe einer elektrophysiologischen Methode die Funktionalität der neuronalen Zellverbände untersucht werden.

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