Entwicklung des weltweit ersten Thymus-on-Chip-Systems für die In-vitro-Produktion von T-Zellen und innovative Medikamententestungen

Der Thymus ist ein kleines, aber lebenswichtiges Organ im menschlichen Körper, das Immunzellen „trainiert“, um Krankheitserreger zuverlässig zu erkennen und zu bekämpfen. In einem wegweisenden Projekt entwickelt das NMI – in enger Zusammenarbeit mit Genewity B.V., einem Biotech-Start-up aus den Niederlanden, und Pyroscience GmbH, einem deutschen Spezialisten für Biosensortechnologie – die weltweit erste Thymus-on-Chip-Plattform. Dieses innovative System ermöglicht die optoelektronische Überwachung von Zellen in Echtzeit während ihrer Entwicklung und stellt einen bedeutenden Fortschritt in der biomedizinischen Forschung dar. 

Trotz der Erfolge moderner Immuntherapien wie der CAR-T-Zellbehandlungen (chimeric antigen receptor T-cell therapies) erleiden rund 60 % der Patient:innen Rückfälle – oft, weil die modifizierten Zellen im Körper nicht ausreichend stabil sind oder sich nicht effektiv vermehren. Die Herstellung von CAR-T-Zellen aus frühen Vorläuferzellen (CD34+ Zellen) könnte die Wirksamkeit deutlich verbessern, erfordert jedoch einen funktionalen Thymus, um ihre vollständige Reifung zu ermöglichen – etwas, das im Labor bislang nicht realisierbar ist. 

Das Thymus-on-Chip-System wird als erste In-vitro (im Labor)-T-Zell-Fabrik fungieren, die „trainierte“ naive T-Zellen für künftige therapeutische Anwendungen produziert. Dies könnte dazu beitragen, fortschrittliche Immuntherapien – wie die oben genannte CAR-T-Zellbehandlungen – kostengünstiger, effizienter und einfacher verfügbar zu machen. Diese Therapien basieren darauf, Immunzellen gezielt so zu verändern, dass sie Krebszellen oder infizierte Zellen besser erkennen und zerstören können. 

Die Organ-on-Chip-Gruppe des NMI unter der Leitung von Prof. Dr. Peter Loskill kombiniert dafür Genewitys einzigartige Thymuszellkultur-Technologien mit hochpräzisen optischen Sensorsystemen von Pyroscience, um diese fortschrittliche mikrofluidische Plattform zu entwickeln. Erstmals wird es möglich sein, naive CAR-T-Zellen vollständig außerhalb des menschlichen Körpers aus frühen T-Zell-Vorläufern (CD34+ Zellen) zu erzeugen – ein bislang nicht erreichter Meilenstein. 

Neben den therapeutischen Anwendungen dient das Thymus-on-Chip-Modell auch als leistungsstarkes Testsystem zur Untersuchung des Thymus und der adaptiven Immunantwort. Es stellt eine genauere und ethisch vertretbarere Alternative zu Tierversuchen dar und eröffnet neue Perspektiven für die Wirkstoffentwicklung und die immunologische Forschung. 

Projektpartner:

Genewity B.V.

Pyroscience GmbH