In der pharmazeutischen Industrie schaffen es immer mehr Medikamente nicht aus dem Labor zu den Patienten, die eine Behandlung benötigen. Die Kosten sind nicht nur für die Unternehmen hoch, die große Investitionen in die Entwicklung neuer Medikamente getätigt haben, sondern auch für die Patienten, denen nicht geholfen werden kann, und für die Krankenkassen, die für die fortlaufende Behandlung der Patienten aufkommen müssen, die diese Medikamente möglicherweise überflüssig machen. Um dieser Flut Einhalt zu gebieten, konzentrieren sich die Forscher jetzt auf neue Techniken zur Verbesserung der Arzneimittelentdeckung, der Krankheitsmodellierung und des Toxizitätsscreenings, um die Markteinführung neuer Behandlungen zu beschleunigen.
Am Cardiovascular Institute der Stanford School of Medicine erforschen Teams die In-vitro-Produktion menschlicher kardialer Vorläuferzellen und Kardiomyozyten aus menschlichen pluripotenten Stammzellen, um eine solide Quelle kardiovaskulärer Zellen für die Forschung sicherzustellen. Mit Hilfe von Schablonen hat Dr. Joseph Wu, Principal Investigator und Direktor des Instituts, die Fähigkeit demonstriert, Proteine zu mustern, um Stammzelllinien zu erzeugen. Die Zelle heftet sich an die Schablone und wächst in die für die Forschung erforderliche Form.
Huaxiao Yang, ein Postdoktorand des Teams, wurde damit beauftragt, Schablonen mit einem Durchmesser von 20 mm und 6.500 Löchern zu erstellen. Mit seiner Erfahrung in der Stereolithografie erklärte Dr. Yang, dass er zunächst versuchte, die Teile selbst herzustellen, aber schnell erkannte, dass die Lasermikrobearbeitung von Polymerschablonen eine bessere Lösung sein könnte, und so kontaktierte er uns in Potomac. Bei den Löchern handelte es sich um Rechtecke mit einem Durchmesser von 16,7 mal 110 Mikrometern, so dass die Laserbearbeitung von Potomac sinnvoller war. Dr. Yang führt aus: "Die Größe ist ideal für die Laserbearbeitung, und bei der digitalen Fertigung muss keine Maske erstellt werden. Dadurch, dass wir direkt von einer CAD-Datei auf das Laserwerkzeug übergehen konnten, haben wir sowohl Zeit als auch Geld gespart, und wir können das Design bei Bedarf ändern, indem wir iterativ mit dem Potomac-Team zusammenarbeiten."
Darüber hinaus benötigte das Stanford-Team wiederholbare Ergebnisse. Die Zellen werden mit automatisierten Werkzeugen ausgewertet, und daher waren identische Schablonen unerlässlich, um einen guten Vergleich zwischen den in jeder Schablone gezüchteten Zellen zu ermöglichen. Die Lasermikrobearbeitung von Potomac bohrt Löcher mit hoher Präzision in Bezug auf Toleranz und Genauigkeit, so dass die gesamten 6.500 Löcher nahezu identisch waren. Für die Herstellung der Schablonen werden nun andere Materialien getestet, um die Leistung zu optimieren.
Die Arbeit des Herz-Kreislauf-Instituts hat einen weiteren Nutzen für die Gesellschaft. Das Institut stellt ein Biorepository mit patientenspezifischen, de-identifizierten menschlichen induzierten pluripotenten Stammzelllinien (iPSC) zusammen. Die Patienten, die an der Studie teilnehmen, decken ein breites Spektrum von Herzkrankheiten, gesunden Kontrollpersonen und nicht herzkranken Kontrollpersonen ab, in der Hoffnung, dass eines Tages Medikamente auf die besonderen Merkmale der jeweiligen Patientenpopulationen zugeschnitten werden können. Verbesserte Methoden zur Erzeugung von Stammzelllinien werden die Präzisionsmedizin voranbringen, so dass Leben gerettet werden können und - was noch wichtiger ist - die Behandlung nicht den gesamten Körper beeinträchtigt.
