ADAPT-2. Automatisierte Plattform für das 3D Mikrotumor-Handling mit integrierter Analyse zur personalisierten Therapie auf Basis von KI – Prozessierung multizellulärer Tumorsphäroide mit der Mikrotumor-Handling-Plattform und Etablierung alternativer tierbestandteilfreier Kulturbedingungen

Mit ADAPT-2 wird eine innovative Mikrotumor-Handling-Plattform deutlich in Richtung Automatisierung weiterentwickelt. Die Plattform soll genutzt werden, um 3D-Mikrotumore unterschiedlicher Genese auf Basis allgemeingültiger Protokolle und tierfreier Ansätze schonend auszuwählen und zu sortieren für Anwendungen in der klinischen Diagnostik und zur Etablierung von Mikrotumor-Biobanken in der Medikamentenentwicklung. Multizelluläre Sphäroide (MCS, engl.: multicellular spheroids) sind aufgrund ihrer Einfachheit, Reproduzierbarkeit und Ähnlichkeit zu physiologischen Geweben eines der typischsten 3D-Zellkultur-Modelle, welches besonders gut an verschiedene HTS-Technologien angepasst werden kann und eine weite Verbreitung in der Medikamentenentwicklung findet (Wang et al., 2022, https://doi.org/10.1016/j.tips.2022.03.014). Das IMTEK wird die Herstellung und Kultur von multizellulären Tumorsphäroiden (MCTS) als Standard 3D-Zellkulturmodell für unterschiedliche Tumorentitäten etablieren. Dabei sollen tierkomponentenfreie Zellkulturbedingungen für die Kultur der zugrundeliegenden Zelllinien, für die Herstellung der MCTS und für ihre Propagierung berücksichtigt werden. Diese MCTS werden dann als vergleichsweise unbegrenzt und reproduzierbar herstellbares 3D-Modell zur Qualifizierung der erweiterten Plattform genutzt. Insbesondere werden die MCTS für die Etablierung der von Hahn-Schickard neu entwickelten Funktionalitäten der Plattform wie dem 3D Imaging Modul auf Basis von holographischer Tomographie zur Verfügung gestellt. Bei der Entwicklung einer automatisierten Deep Data Analyse von Mikrotumoren auf Basis von künstlicher Intelligenz (KI) sollen die MCTS eingesetzt werden, um Bilddaten der MCTS-Kultur mit ihrem Proliferationsverhalten zu korrelieren. Dabei sollen auch Effekte einer Wirkstoffbehandlung auf das Wachstumsverhalten der MCTS untersucht werden und weitere Readout-Optionen wie Zytotoxizitätsassays etabliert werden. Diese Untersuchungen sollen parallel zu den Untersuchungen der von 2cureX bereitgestellten Tumoroide erfolgen und damit das Spektrum von 3D-Tumorzellmodellen deutlich erweitern, die mit der ADAPT-Plattform prozessiert werden können.

Ansprechpartner: Stefan Zimmermann
Tel: +49 761 203-732 83
Email: stefan.zimmermann@imtek.uni-freiburg.de

Projektbeginn: 01.04.2023
Projektende: 31.03.2025

Zimmermann, Stefan

Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Anwendungsentwicklung
Prof. Dr. Roland Zengerle
Georges-Koehler-Allee 103
79110 Freiburg

Telefon: +49 761 203 73211
Fax: +49 761 203 73299
http://www.imtek.de/anwendungen/

Hahn-Schickard, 2cureX GmbH

• BMBF

Sphäroide, Organoide, Labor Automatisierung, Drop-on-Demand, Drucktechnologien, Bioprinting, Wirkstoffforschung, personalisierte Therapie, Tumor, spheroids, organoids, laboratory automation, drop-on-demand, printing technologies, bioprinting, drug discovery, personalized therapy, tumor

• Dornhof J, Zieger V, Kieninger J, Frejek D, Zengerle R, Urban GA, Kartmann S, Weltin A: Bioprinting-based automated deposition of single cancer cell spheroids into oxygen sensor microelectrode wells LabChip, 2022; 8 (22): 4369-4381. : http://doi.org/10.1039/d2lc00705c
• K. Tröndle, G. Miotto, L. Rizzo, R. Pichler, F. Koch, P. Koltay, R. Zengerle, S. S. Lienkamp, S. Kartmann, S. Zimmermann: Deep Learning-Assisted Nephrotoxicity Testing with Bioprinted Renal Spheroids Int. J. Bioprint, 2022; 8 (2): 528. : http://doi.org/10.18063/ijb.v8i2.528
• K. Tröndle, L. Rizzo, R. Pichler, F. Koch, A. Itani, R. Zengerle, S. S. Lienkamp, P. Koltay, S. Zimmermann: Scalable fabrication of renal spheroids and nephron-like tubules bybioprinting and controlled self-assembly of epithelial cells Biofabrication, 2021; 13: 035019. : http://dx.doi.org/10.1088/1758-5090/abe185
• L. Gutzweiler, S. Kartmann, K. Troendle, L. Benning, G. Finkenzeller, R. Zengerle, P. Koltay, B. Stark, S. Zimmermann: Large scale production and controlled deposition of single HUVEC spheroids for bioprinting applications Biofabrication, 2017; 9 (2): 02502. : http://dx.doi.org/10.1088/1758-5090/aa7218