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Projektabschluss (September 2018)
Validierung eines neuen Verfahrens für die in-vitro-Untersuchungen der Schilddrüsenfunktion auf zellulärer Basis.
Dr. Gerasimos Sykiotis PD, Service d'Endocrinologie, Diabétologie et Métabolisme, CHUV, Lausanne
Die Erforschung der verschiedenen Mechanismen, welche zu Schilddrüsenkrankheiten führen, erfolgt überwiegend im Tierversuch an Mäusen und Ratten. Das Ziel dieses Projektes war die Entwicklung eines Schilddrüsenzellsystems (Follikel) in vitro, das entsprechende Forschungen ohne Tierversuche erlauben würde. Diese Zellsysteme (Follikel) als Funktionseinheiten der Schilddrüse sind von komplexer Strukturorganisation und unterstehen komplizierten Kontrollmechanismen.
Es gelang diesem Forscherteam in internationaler Zusammenarbeit solche aktive Zellgruppierungen in vitro zu züchten und nachzuweisen, dass diese effektiv funktionstüchtige Schilddrüsenhormone produzieren können. Damit ist der Weg offen für weitere Untersuchungen betreffend Schilddrüsenpathologie in vitro unter Vermeidung von Tierversuchen (oder zumindest unter Reduktion derselben).
Projekt 146-15

Projektabschluss (September 2018)
Entwicklung eines neuen dreidimensionalen Zellkulturmodells zum Studium der zellulären Interaktionen beim invasiv-destruktiven Wachstum von Krebszellen des Dickdarms und des Mastdarms
Prof. Dr. Curzio Rüegg, Faculté des Sciences, Département de Médecine, Universität Freiburg
Im Studium der Biologie der Krebserkrankung von Dickdarm und Enddarm liegt heute die Interaktion der Krebszellen mit den normalen Zellen des Körpers im Fokus, wie z.B. den Blutgefässzellen, Bindegewebszellen, Immunabwehrzellen etc. Diese Interaktionen sind entscheidend im Ausbreitungsmechanismus der Krankheit. Die experimentelle Simulation dieser komplexen zellulären Interaktionen ist schwierig in vitro zu etablieren, weshalb in der Regel mit Hilfe von Tierversuchen geforscht wird.
Um diese in Zukunft zu reduzieren oder zu vermeiden, schlagen die Autoren dieses Projektes einen neuen dreidimensionalen in vitro-Ansatz vor (organähnliches Modell), der tiefergehende Analysen der beteiligten interzellulären Mechanismen in vitro ermöglichen soll.
Erste vielversprechende Daten konnten mit involvierten Blutgefässzellen und Bindegewebszellen gewonnen und validiert sowie ein organoides Modell in vitro kreiert werden. Das neue in vitro Modell hat gezeigt, dass es das Potential hat, das Risiko für die Metastasierung in vivo quantitativ abzuschätzen.
Projekt 144-15

Projektabschluss (September 2018)
Ein in-vitro-Chip-Modell für die Lungenentzündung
Prof. Dr. Olivier Guenat, ARTORG Center, Lung Regeneration Tech, Universität Bern
Verschiedene Arten von Lungenverletzungen, Formen von Lungenentzündungen und begleitenden Lungenödemen sind häufige Pathologien in der humanmedizinischen Praxis; sie enden oft mit letalem Ausgang. Experimentelle Protokolle zum Studium der zugrundeliegenden Pathophysiologie und die Testung neuer Therapien werden in der Regel an schwer belastenden Tierversuchen durchgeführt.
Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines neuen in vitro Systems, in welchem diese Pathologien simuliert werden können, unter Anwendung der `Lung-on-a-chip` (LOAC) Technologie. Der Einbezug der relevanten Entzündungsparameter, erhöht die Komplexität dieses multizellulären in vitro Systems. Die grundsätzlichen Versuchsziele konnten von den Autoren dieses Projektes erreicht werden. Auch die entzündlichen Komponenten, welche in dieser Pathologie eine wichtige Rolle spielen, konnten erfolgreich in das LOAC-System eingebaut werden. Das verleiht diesem neuen LOAC-System eine besonders hohe Relevanz für die Durchführung von in vitro – Versuchen auf diesem Fachgebiet.
Projekt 143-15

Projektabschluss (September 2018)
Entwicklung eines neuen in-vitro-Wirksamkeitstests für die Clostridium chauvoei Impfung: Ersatz des Wirksamkeitstests an Meerschweinchen
Prof. Dr. Joachim Frey, Institut für Veterinär-Bakteriologie, Universität Bern
Der Rauschbrand (black leg disease) ist eine akute fieberhafte Erkrankung bei Rindern und Schafen, die durch das Bakterium Clostridium chauvoei hervorgerufen wird. Die Krankheit ist sehr schmerzhaft und führt rasch zum Tode betroffener Tiere. Wegen des akuten letalen Krankheitsverlaufs sind Therapien meistens wirkungslos. Ein Schutz der Tiere durch eine Impfung stellt die wirksamste vorbeugende Massnahme dar. Bei der Testung der Impfstoffe auf ihre Wirksamkeit werden Meerschweinchen verwendet, welche dabei grossem Stress und Schmerz ausgesetzt werden.
Ziel dieses Projektes war es, einen wirksamen in vitro Test zu entwickeln, der den in vivo Test am Meerschweinchen ersetzten kann. Prof. Frey und seinem Team ist es gelungen, einen solchen in vitro Test zu entwickeln, der die Testung am Meerschweinchen erübrigen wird.
Projekt 136-13

Projektabschluss (Mai 2018)
Ein neues Rechenmodell, das die Beeinträchtigung des Fischwachstums durch Chemikalien voraussagen lässt.
Prof. Dr. Kristin Schirmer, EAWAG, Dübendorf
Um die möglichen nachteiligen Nebenwirkungen von Chemikalien auf das biologische Wachstum von Organismen zu prüfen bzw. die potentielle Giftigkeit neuer chemischer Substanzen für den Gebrauch in Industrie und Haushalten zu erfassen, werden jährlich von Gesetzes wegen hunderttausende Fische in Versuchen belastet.
In diesem Projekt wurde ein neues mathematisches Rechenmodell entwickelt, das es erlaubt, gestützt auf eine umfangreiche Datenbank mit biologischen Toxizitäts-Test-Daten, welche mit Zellen von solchen Fischen in vitro erhoben werden, entsprechende Tests in Zukunft rechnerisch durchzuführen. Das Modell soll darüber hinaus das Potential haben für Voraussagen von möglichen hemmenden Einflüssen auf das Wachstum von Fischembryonen, einem etablierten Parameter für potentielle Umweltschädigung.
Projekt 145-15

Projektabschluss (Mai 2018)
Der Nachweis der Pluripotenz von humanen Stammzellen in einem neuen Bioreaktor-Kultursystem als Ersatz für den herkömmlichen in vivo Test.
Prof. Dr. med. Christian de Geyter, Departement Biomedizin, Universitätsspital Basel
Nach der Isolation (oder Vermehrung) von Stammzellen aus Spendergeweben muss geprüft werden, ob diese Zellen immer noch die für Stammzellen typische Fähigkeit haben, sich in verschiedene Typen von Geweben zu differenzieren (Pluripotentialität). Solche Prüfungen der Multipotentialität von Stammzellen werden nach internationalen Richtlinien i.d.R. an `nackten` Mäusen durchgeführt (an Mäusen ohne funktionelles Abwehrsystem).
Dem Forscherteam von Prof. De Geyter ist es gelungen, ein dreidimensionales, perfundiertes, Bioreaktor-abhängiges Kultursystem zu kreieren, in welchem in vitro die Stammzellkandidaten geprüft werden können, ob sie fähig sind, die drei Keimblätter wirklich zu erzeugen.
Projekt 142-14

Projektabschluss (Dezember 2017)
Ein neues dynamisches, dreidimensionales in vitro-System aus menschlichen Zellen für die Simulation der Arteriosklerose-Krankheit im Labor
Dr. med. et Dr. sc. nat. Benedikt Weber, Zentrum für Regenerative Medizin, Universität Zürich
Die häufigste Todesursache bei Menschen in der westlichen Hemisphäre sind kardiovaskuläre Krankheiten. Mehrheitlich liegen die Ursachen der Krankheitsentstehung in der Entwicklung von Läsionen in den arteriellen Blutgefässwänden, den arteriosklerotischen Plaques. Um die Krankheitsentstehung zu erforschen sowie für die Entwicklung und das Testen neuer Medikamente, welche diese Krankheit verhindern/aufhalten oder sogar heilen sollen, werden heute verschiedene Tiermodelle verwendet.
Den Forschern ist es nun gelungen, in diesem Projekt mittels menschlichem Zellmaterial aus humanen Arteriosklerose-Plaques (aus Material, das bei der Herz- und Gefässchirurgie anfällt) ein dreidimensionales Zellkultursystem zu entwickeln, welches die Vielfalt der in dieser Krankheit involvierten Zellen im Modell miteinbezieht. Das System kann auch die pulsatilen Blutflussphänomene nachahmen für die Simulation der biomechanischen Kräfte, welche bei der Krankheitsentstehung eine wesentliche Rolle spielen. Mit diesem System steht ein neues biologisches `Werkzeug` für diesen grossen Forschungsbereich zur Verfügung, welches helfen wird, zahlreiche Tierversuche zu vermeiden.
Projekt 135-13
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