In der Abteilung Pharmakologie des Instituts für Pharmazie der Freien Universität Berlin (Leitung: Prof. Dr. M. Schäfer-Korting) werden neue Methoden zur Arbeit mit dreidimensionalen Hautmodellen (rekonstruierter Humanhaut) entwickelt. Ziel ist ein Erkennen der Wirkungen von Arzneistoffen/Arzneimitteln und Giften, die Vorhersage von Resorption und Biotransformation sowie von schädlichen Wirkungen – bei gleichzeitiger Einsparung von Tierversuchen.Der Einsatz in der Grundlagenforschung ist ebenfalls möglich.

3D-Krankheitsmodelle der Haut lassen sich z.B. durch das Ausschalten spezifischer Gene und durch Kokulturen mit z.B. Tumorzellen erhalten. Diese komplexen Gewebe aus primären, humanen, differenzierenden Zellen (Keratinozyten, Fibroblasten u.a.) bilden die vielfältigen Funktionen der Haut des Menschen gut ab. Dies gilt meist nicht für einfache (2D) Zellkulturen, selbst wenn die Zellen menschlichen Ursprungs sind. Diese Zellen, meist auch nur eines Typs, vermehren sich undifferenziert und ihre Kommunikation untereinander ist eingeschränkt.

Unter den Alternativverfahren zu Tierversuchen nimmt die Haut eine besondere Stellung ein. Angesichts des dringenden Wunsches, vor allem bei Kosmetika auf Tierversuche zu verzichten, sind Methoden zur Prüfung auf Korrosion, Irritation und Phototoxizität etabliert und validiert, die in internationale Prüfrichtlinien eingegangen sind. Diese Methoden nutzen Modelle der humanen Epidermis, also der äußersten Schicht der menschlichen Haut. Nunmehr gelingt die Rekonstruktion beider Schichten sogar von erkrankter Haut und – nach Optimierung und Validierung – rückt der Einsatz in der präklinischen Forschung in greifbare Nähe.

Wissenschaftler der Freien Universität Berlin befassen sich z.B. mit Modellen des hellen Hautkrebs und des atopischen Ekzems, basierend auf Kokulturen mit Tumorzellen sowie durch Ausschalten krankheitsassoziierter Gene in Primärzellen. Ferner werden Modelle der Altershaut entwickelt. Diese Modelle entsprechen in ihrer Komplexität dem erkrankten Organ – und können zudem wichtige Aspekte der Diversität der Menschen ab (Geschlecht, Alter, Ethnie etc) abbilden.

Mit der Testung an rekonstruierten Organen, aufgebaut aus menschlichen Zellen, entfallen Probleme bei der Übertragbarkeit von Ergebnissen aus Tierversuchen auf den Menschen. Diese findet man bei Wirkungen auf die Haut häufig. So ist z.B. die Epidermis von Nagetieren wesentlich dünner als beim Menschen und weist eine wesentlich höhere Dichte von Haarfollikeln auf, diese sind Shuntwege für die Aufnahme von Fremdsubstanzen. Die Aufnahme von Fremdstoffen über die Haut wird daher bei der Testung an Nagern grundsätzlich erheblich überschätzt.

Ist die Aufnahme von Substanzen aus der Umwelt unerwünscht und schützt die Barriere der gesunden menschlichen Haut – zumindest partiell – vor schädlichen Wirkungen, so gilt es andererseits die Aufnahme von Arzneistoffen über die Haut zu fördern. Vielfach schließt nämliche die unzureichende Aufnahme eine – in der Regel gut verträgliche – Lokaltherapie von Hauterkrankungen aus. Zudem bietet sich die Anwendung über die Haut bei systemisch wirkenden Arzneistoffen an, die wegen ungünstiger Eigenschaften (rasche Elimination in der Leber, z.T. bereits vor dem Erreichen des Blutkreislaufs) nur schwer oral eingesetzt werden können. Gegenstand der Forschung der Arbeitsgruppe Schäfer-Korting sind daher auch Möglichkeiten zur Penetrationsförderung mittels Nanopartikeln.

Die Forschung wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (SFB 1112, Teilprojekt C02) und das Bundesministerium für Bildung und Forschung (Berlin-Brandenburger Forschungsplattform für die 3R[1]; BB3R) finanziell gefördert. Das in die Forschungsplattform eingebettete Graduiertenkolleg BB3R (Leitung: Prof. Schäfer-Korting) ermöglicht die breite Qualifizierung von Nachwuchswissenschaftlern (Juniorprofessoren und Doktoranden) auf dem Gebiet der tierschonenden Forschung.

¹ Reduction (Reduktion der Zahl benötigter Versuchstiere); Replacement (vollständiger Ersatz des Tierversuchs); Refinement (Verfeinerung bislang unverzichtbarer Tierversuche durch Senkung der Belastung)