Prof. Dr. Rüdiger Rudolf über die Entwicklung von „Organoiden“ auf Basis komplexer 3D-Zellkulturen für das Screening neuer bioaktiver Wirkstoffe für Hautpflegeprodukte und die Biomedizin.

Blickwinkel Structures Oktober 2018

Organoide – Wirkstoffscreening treibt Entwicklung neuer Technologien voran

Bislang beruhte das Screening von Wirkstoffen und Arzneimitteln meist entweder auf zweidimensionalen (2D) Zellkulturen oder auf Tierversuchen. Beiden Ansätzen wohnen jedoch bedeutende Nachteile inne. Zum einen sind 2D-Zellkulturen zwar preisgünstig in der Herstellung und Durchführung der Versuche, sie sind für hohe Durchsatzraten geeignet und sie erlauben die Verwendung von Zellen menschlichen Ursprungs, flache Petrischalen stellen jedoch aufgrund ihrer Steifigkeit und der Beschränkung der Kontaktbildung auf eine Seite der Zelloberfläche eine höchst unnatürliche Umgebung für das Screening dar. Darüber hinaus gestaltet sich die Durchdringung der Zellen mit Wirkstoffen ebenso wie die Verteilung von Abfallprodukten, Sauerstoff und Nährstoffen in solchen 2D-Kulturen völlig anders als in den dreidimensionalen Anordnungen echten menschlichen Gewebes.

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Innovationspartnerschaft M²Aind blickt auf das erfolgreiche "SM²all Mini Symposium" zum Thema "Chemische Prozessentwicklung" zurück

 

Am 27.06.2018 fand zum ersten Mal das SM²all Mini Symposium Chemische Prozessentwicklung an der Hochschule Mannheim statt. Mit großen Interesse teilgenommen haben bekannte Unternehmen der Gesundheitsindustrie wie BASF, CHESS, Merck, Sanofi und GSK. Im Fokus des Symposiums standen die wissenschaftlichen Arbeiten der Doktoranden/in,  die sich intensiv mit den Aspekten des Teilprojekts SM²all -Prozessentwicklung und Prozessanalytik-  auseinandersetzten und diese mit großem Erfolg dem Publikum präsentierten:

 

Verena Fath, Hochschule Mannheim, Autonome Prozessentwicklung und kinetische Modellierung
Clarissa Benzin, Hochschule Mannheim, Chlormethan als Methylierungsmittel im kontinuierlichen Reaktor
Torsten Klement, Hochschule Mannheim, Kontaktlose Kinetikmessung im Tropfenreaktor mittels Raman
Gastvortrag: Dr. Christina Rau, GlaxoSmithKline GmbH & Co. KG, Charakterisierung der Interaktionen von Wirkstoffkandidaten mit Zielproteinen in komplexen Matrices
Rebecca Brendel, Hochschule Mannheim, Analytik von Terpenen mittels Ionenmobilitätsspektrometrie (IMS) in komplexen Matrices
Thomas Hufnagel, Hochschule Mannheim, Untersuchungen von Kristallisationen im Tropfenreaktor mittels hochauflösender Raman-Spektroskopie

 

 

 Thomas Hufnagel Julian Deuerling, Lukas Schmitt, Prof. Matthias Rädle, Center for Mass Spectrometry and Optical Spectroscopy Institut für Prozessmesstechnik und innovative Energiesysteme

Bildunterschrift: Kristallisationen im Tropfenreaktor mittels hochauflösender Raman-Spektroskopie. Thomas Hufnagel Julian Deuerling, Lukas Schmitt, Prof. Matthias Rädle, Center for Mass Spectrometry and Optical Spectroscopy Institut für Prozessmesstechnik und innovative Energiesysteme

Herzlichen Dank an Frau Dr. Christina Rau, Cellzome/GlaxoSmithKline GmbH & Co. KG, für einen prägnanten Gastvortrag zum Thema Charakterisierung der Interaktionen von Wirkstoffkandidaten mit Zielproteinen in komplexen Matrices. Nach dem überaus positiven Feedback der Teilnehmer/in zur Veranstaltung wird das SM²all Mini Symposium jährlich stattfinden.

Weitere Informationen zum Impulsprojekt SM²all und zum Projektteam finden Sie unter: www.m2aind.hs-mannheim.de/projekte/sm2all.html

MALDI Innovations in Pharma 2018

In Kooperation mit der Bruker Daltonik GmbH veranstaltete die Innovationspartnerschaft M²Aind vom 21.-22. Februar 2018 den Fachkongress „MALDI Innovations in Pharma 2018“ an der Hochschule Mannheim.  An zwei Tagen nutzten die rund 120 Vertreter aus Industrie und Akademie aus den Bereichen Pharma, Chemie und Biotechnologie die Gelegenheit sich zu vernetzen und sich über die neusten Forschungserkenntnisse auszutauschen. Schwerpunkt der Veranstaltung waren einerseits markierungsfreie High-Throughput-Screening Verfahren mittels Matrix-assistierter Laser-Desorptions/Ionisations- (MALDI-) Massenspektrometrie sowie Anwendungen der MALDI-MS Bildgebung in der Pharmaindustrie und der chemischen Biologie. Auf großes Interesse beim Publikum stießen die diversen Anwendungsgebiete, die von den Sprechern in 16 Vorträgen vorgestellt wurden.

Die Sprecher kamen von forschenden Unternehmen und Einrichtungen wie:

Analytik Jena, Deutschland

AstraZeneca, Großbritannien

Boehringer Ingelheim, Deutschland

Bruker Daltonics, USA

Bruker Daltonik, Deutschland

CeMOS, Deutschland

GlaxoSmithKline, Großbritannien

GlaxoSmithKline, USA

ImaBiotech, Frankreich

Inserm, Frankreich

Merck KGaA, Deutschland

Newcastle University, Großbritannien

Roche Pharma, Schweiz

SCiLS GmbH, Deutschland

 

Professor Dr. Carsten Hopf, Initiator der Veranstaltung und Leiter des Kompetenzzentrums CeMOS – Center for Biomedical Mass Spectrometry and Optical Spectroscopy, lud Interessierte zu einer Tour durch das von BMBF und DFG geförderte Bruker Rhein-Neckar Zentrum für MS-Fingerprinting und –Imaging ein. Professor Hopf blickt zufrieden auf einen erfolgreichen Kongress mit internationalen Fachvorträgen zurück: „Einen voll auf die Interessenfelder der Pharmaindustrie - Screening-Assays einerseits und Bildgebung für DMPK und Toxikologie andererseits - zugeschnittenen internationalen Kongress für MALDI-Massenspektrometrie hat es so noch nirgends gegeben. Die große Resonanz dokumentiert den Bedarf für diese Technologien, und ich bin froh, dass Bruker eine solche Veranstaltung mit M2Aind organisiert hat.“

Prorektor für Forschung und Technologietransfer der Hochschule Mannheim, Professor Dr. Mathias Hafner, bewertet die Veranstaltung als vollen Erfolg für die Innovationspartnerschaft M²Aind: „Durch das große Interesse der Industrie an dieser Veranstaltung fühlen wir uns darin bestätigt, die richtigen Schwerpunkte in der Forschung gesetzt zu haben; wir sind hier auf höchstem Niveau international konkurrenzfähig.“

Das ausführliche Programm finden Sie hier Tag 1 / Tag 2.

 

 

Jan-Hinrich Rabe1,2, Denis A. Sammour1,2, Sandra Schulz1,2, Bogdan Munteanu1,2, Martina
Ott3, Katharina Ochs3,5, Peter Hohenberger4, Alexander Marx4, Michael Platten3,4,
Christiane A. Opitz5,6, Daniel S. Ory7 & Carsten Hopf1,2

1Center for Applied Research in Applied Biomedical Mass Spectrometry (ABIMAS), Mannheim University of Applied Sciences, Mannheim, Germany
2Institute of Medical Technology, Heidelberg University and Mannheim University of Applied Sciences, Mannheim, Germany
3German Cancer Consortium (DKTK) CCU Neuroimmunology and Brain Tumor Immunology, German Cancer Research Center (DKFZ), Heidelberg, Germany
4University Medical Center Mannheim of Heidelberg University, Mannheim, Germany
5Brain Cancer Metabolism Group, German Cancer Research Center (DKFZ), Heidelberg, Germany
6Department of Neurology and National Center of Tumor Diseases, University Hospital Heidelberg, Heidelberg, Germany
7Diabetic Cardiovascular Disease Center and Department of Medicine, Washington University School of Medicine

In: Scientific Reports 8, Article number: 313 (2018)

Abstract: Multimodal imaging combines complementary platforms for spatially resolved tissue analysis that are poised for application in life science and personalized medicine. Unlike established clinical in vivo multimodality imaging, automated workflows for in-depth multimodal molecular ex vivo tissue analysis that combine the speed and ease of spectroscopic imaging with molecular details provided by mass spectrometry imaging (MSI) are lagging behind. Here, we present an integrated approach that utilizes non-destructive Fourier transform infrared (FTIR) microscopy and matrix assisted laser desorption/ionization (MALDI) MSI for analysing single-slide tissue specimen. We show that FTIR microscopy can automatically guide high-resolution MSI data acquisition and interpretation without requiring prior histopathological tissue annotation, thus circumventing potential human-annotation-bias while achieving >90% reductions of data load and acquisition time. We apply FTIR imaging as an upstream modality to improve accuracy of tissue-morphology detection and to retrieve diagnostic molecular signatures in an automated, unbiased and spatially aware manner. We show the general applicability of multimodal FTIR-guided MALDI-MSI by demonstrating precise tumor localization in mouse brain bearing glioma xenografts and in human primary gastrointestinal stromal tumors. Finally, the presented multimodal tissue analysis method allows for morphology-sensitive lipid signature retrieval from brains of mice suffering from lipidosis caused by Niemann-Pick type C disease.

BRAIN AG und HS Mannheim entwickeln 3D-Hautmodelle zur Anwendung in Gesundheits- und Kosmetikbranche

  • Forschungszusammenarbeit im Projekt M2Aind für neue hochauflösende Echtzeit-Screeningtechnologien für 3D-Haut-Sphäroide
  • Hochschule Mannheim baut auf Expertisen in den Bereichen 3D-Zellkultur und modernster Lebendzellbildgebung
  • BRAIN trägt einzigartige Hautreporterzellen, Substanztestbibliotheken sowie Marktkenntnisse bei
  • Übersichtsartikel im Journal of Cellular Biotechnology

Das Forschungsprojekt M2Aind (Multimodale Analytik und Intelligente Sensorik für die Gesundheitsindustrie) ist ein öffentlich-privates Partnerschaftsprojekt unter der Führung der Hochschule Mannheim, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird und dessen Startschuss im Januar 2017 fiel. Von Beginn an war BRAIN ein aktiver Partner im M2Aind-Verbund. Gemeinsame Projekte der BRAIN und der Hochschule Mannheim umfassen die Entwicklung eines Hautmodells in 3D zum besseren Verständnis der Physiologie der Haut mit dem Ziel der Erschließung neuer Einsatzmöglichkeiten in der Gesundheits- und Kosmetikbranche.

Hier finden Sie die komplette Pressemitteilung als PDF (Deutsch  und English).

1. M²Aind Talk

Valeh Rustamova,b, Rüdiger Rudolfa,b, Vugar Yagubluc, Hella-Monika Kuhna, Mario Vitacolonnaa,1 and Mathias Hafnera,b,1

aInstitute of Molecular and Cell Biology, Faculty of Biotechnology, Mannheim University
of Applied Sciences, Mannheim, Germany
bInstitute of Medical Technology, Heidelberg University, Heidelberg, Germany
cDepartment of General, Visceral, Vascular, and Thoracic Surgery, Frankfurt Hoechst Hospital,
Frankfurt, Germany

In: Journal of Cellular Biotechnology 3 (2017) 41–50

Abstract: In recent years, many different methods were introduced for generation of 3D cell culture. However, many currently available three-dimensional techniques are not suitable for certain cell lines and sometimes showed a lack of reproducibility. Therefore, specific protocols for cell lines are needed. In this work, we demonstrate different methods of generating 3D cell culture for SCC4 tongue cancer cell line and discuss their applicability. Using three different methods, tumor spheroids were generated from SCC4 cells and cultured for 20 days. To investigate the influence of initial seeding density on spheroid morphology and size during long term culture, the same set of different cell numbers was used for each method. Using phase-contrast microscopy, spheroids were monitored until day 20 and their sizes were determined. We observed that spheroids were formed within 24 hours regardless of the method and initial cell density. Further, in all groups the spheroid size was maximal at day 2, followed by a decline until day 20. Spheroids remained stable until day 20 independent of initial seeding concentration in all groups. We have generated long-term culture spheroids of SCC4 cells. The size of the spheroids can be influenced by varying the initial cell seeding density until day 20. This may be useful if different sizes of spheroids are required, e.g. in hypoxia research.

Yasmina Martí a,b,1, Elina Nürnberga,c,1, Sandra Horschitzb, Mathias Hafnerc, Patrick Schlossb, Andreas Meyer-Lindenbergb and Thorsten Laua

aCentral Institute of Mental Health, Hector Institute for Translational Brain Research, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Mannheim, Germany
bCentral Institute of Mental Health, Medical Faculty Mannheim, Heidelberg University, Department Psychiatry and Psychotherapy, Mannheim, Germany
cInstitute of Molecular and Cell Biology, Mannheim University of Applied Sciences, Mannheim, Germany

In: Journal of Cellular Biotechnology 3 (2017) 61–80

Abstract: Major pathomechanisms underlying neurodegenerative diseases, such as Parkinson’s Disease, are still not well understood. Induced human pluripotent and rodent embryonic stem cells provide powerful disease models to address neurodegeneration-inducing pathomechanisms on a molecular and cellular level. Our aim is to establish a refined protocol to generate healthy and patient donor stem cell-derived dopaminergic neurons to investigate neurodegenerative events in vitro.METHODSHuman healthy donor- and patient-derived induced pluripotent stem cells were differentiated into stable dopaminergic progenitor cell lines and further differentiated into dopaminergic neurons. Induced pluripotent stem cells, neuronal progenitors and terminally differentiated neurons were characterized by confocal laser microscopy-based immunofluorescence analysis, live cell imaging demonstrating dopamine transporter-specific uptake of a fluorescent substrate and transcriptome analysis. Based on our immunofluorescence analysis, dopaminergic differentiation approaches predominantly yield dopaminergic neurons and GFAP-expressing glial cells. We detected a small partition of GABAergic neurons, yet neither serotonergic nor glutamatergic neurons. Dopaminergic neurons were successfully stained for pre- and postsynaptic and mitochondrial markers. Live cell imaging experiments verified dopamine transporter-dependent uptake of the fluorescent monoamine transporter substrate ASP+. Human stem cell-derived dopaminergic neurons are a suitable cellular system for fluorescence-based experimental approaches to address neurodegenerative events in vitro.

Julia Klicksa, Elena von Molitora, Torsten Ertongur-Fauthb, Rüdiger Rudolfc and Mathias Hafnerc

aMannheim University of Applied Sciences, Institute of Molecular and Cell Biology,
Mannheim, Germany
bBRAIN AG, Zwingenberg, Germany
cInstitute of Medical Technology, Heidelberg University, Heidelberg, Germany

In: Journal of Cellular Biotechnology 3 (2017) 21–39

Abstract: Skin fulfils a plethora of eminent physiological functions ranging from physical barrier over immunity shield to the interface mediating social interaction. Prone to several acquired and inherited diseases, skin is therefore a major target of pharmaceutical and cosmetic research. The lack of similarity between human and animal skin and rising ethical concerns in the use of animal models have driven the search for novel realistic three-dimensional skin models. This review provides a survey of contemporary skin models and compares them in terms of applicability, reliability, cost and complexity.

Erwähnungen 2016/ Kick-Off 2017

April 2017, Pressemitteilung der Hochschule Mannheim

März 2017, Biospektrum

November 2016, Universität Mannheim

November 2016, MRN News

August 2016, Rhein Neckar Zeitung

August 2016, Bioökonomie BW

August 2016, Wirtschaftsmagazin Econo

August 2016, Pressemitteilung des Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg

Juli 2016, Pressemitteilung der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Baden-Württemberg

Juli 2016, Mannheimer Morgen

Juli 2016, Stadt Mannheim Cluster Medizintechnologie

Juli 2016, Pressemitteilung der Hochschule Mannheim

Juli 1016, Pressemitteilung des BMBF

November 2015, Pressemitteilung der Hochschule Mannheim