Dog on a chip - a modular canine multi-organoids-on-a-chip system as animal experimentation substitution platform

Projektleitung an der Vetmeduni

Burgener, Iwan

Geldgeber

FWF Österreichischer Wissenschaftsfonds

Laufzeit

01.04.2024 - 31.07.2028

Abstract

Abgesehen von ethischen Bedenken weisen Tierversuche mehrere Nachteile auf, einschließlich des Bedarfs an qualifiziertem Personal, der Länge der Verfahren, der Kosten und des teils fraglichen translationalen Werts. Etwa 11 Millionen Tiere werden pro Jahr in Europa für die Forschung verwendet. Die Europäische Union steht unter Druck, die Verwendung von Tieren einzustellen und Alternativen zu fördern – aber akzeptable Methoden bleiben hinter den Erwartungen zurück. Die Organoid-on-Chip-Technologie entwickelt sich zu einem vielversprechenden Weg zur Untersuchung von Organfunktionen und -erkrankungen sowie zur Vorhersage der Sicherheit und Wirksamkeit neuer Medikamente.Unser Ziel ist es, durch die Integration verschiedener Organoidtypen eine vielseitige Body-on-a-Chip-Plattform für Hunde zu etablieren. Ziel ist es, eine Mehrzweckplattform zu schaffen, die Tierversuche ersetzt und sich auf den Magen-Darm-Trakt und verwandte Organe konzentriert. Wir haben Darm- und Leber-Organoide von Hunden und schlagen vor, Gehirn- und Pankreas-Organoide zu entwickeln, die in ein mikrofluidisches System integriert werden, um Magen-Darm-Erkrankungen und die Darm-Hirn-Achse zu modellieren. Darüber hinaus können wir dank des modularen Charakters unserer Technologie bei Bedarf problemlos andere Organoide integrieren.Unser mikrofluidisches System wird Mikrofrästechniken auf Polycarbonatplatten und Softlithographie unter Verwendung von biokompatiblen Kunststoffen und Polymeren verwenden. Der Ansatz beinhaltet die Schaffung einer mehrschichtigen, modularen und Multi-Kompartiment-Plattform, um die Integration verschiedener Organmodelle in einem einzigen System zu ermöglichen und dadurch dynamische In-vivo-Organ-Organ-Wechselwirkungen mit Organ-Crosstalk zu simulieren. Um das Gefäßsystem nachzuahmen, werden wir die fluidischen Verbindungen konfigurieren, um ein pumpenbetriebenes rezirkulierendes Medium zu verwenden. Das Design unseres Modells wird auf wissenschaftliche Fragestellungen zugeschnitten, wobei jede Konfiguration optimiert wird, um bestimmte Forschungsziele zu erreichen.Als Pioniere auf dem Gebiet der Hunde-Organoide werden wir zum ersten Mal Gehirn- und Bauchspeicheldrüsen-Organoide von Hunden herstellen und charakterisieren. Durch die Entwicklung mehrerer neuer Funktionen im Vergleich zu anderen Multi-Organ-on-a-Chip-Plattformen wird unser System modular und flexibel sein und die Aufnahme weiterer Organoide für zukünftige Setups ermöglichen. Unser Design zielt darauf ab, das Organoid-Organoid-Crosstalk durch die Integration semipermeabler Membranen zu optimieren, die es molekularen Botenstoffe ermöglichen, zu diffundieren und andere Organoid-Ziele zu erreichen, während die Organoid-Kompartimente getrennt bleiben. Die verschiedenen Organoide werden in einem System aufbewahrt, das grob einer Multiwell-Platte ähnelt. Um die Kompatibilität mit häufig verwendeten Laborinstrumenten wie Mikroskopen und Plattenlesegeräten zu gewährleisten und die Betriebskosten drastisch zu senken, streben wir auch eine Standardisierung der Plattform und eine Erleichterung ihrer Nutzung durch andere Labore an. Unser System kann leicht an andere Zelltypen angepasst werden, einschließlich menschlicher und anderer Tiermodelle.