Ein Unternehmen aus Massachusetts hielt seine Forschung vier Jahre lang in seinen Laboren geheim, stellt sie nun aber der Öffentlichkeit vor. Es kann menschliche Haut, die nach einer plastischen Operation als Abfall entsorgt würde, einen ganzen Monat lang lebendig und messbar erhalten. Anhand der gewonnenen Daten trainiert es anschließend ein Modell künstlicher Intelligenz, um neue Wirkstoffe für die Hautpflege zu finden. Das Start-up heißt Outer Biosciences und wird von Michael Polansky geleitet, dem heutigen Partner der Sängerin Lady Gaga, die zugleich im Verwaltungsrat des Unternehmens sitzt.
Haut, die einen Monat außerhalb des Körpers überlebt
Dem Körper entnommene menschliche Haut stirbt im Labor innerhalb weniger Tage ab, was lediglich für Tests auf akute Toxizität ausreicht. Die Prozesse, die über die tatsächliche Wirksamkeit von Hautpflegewirkstoffen entscheiden, dauern jedoch mehrere Wochen. Dazu gehören der Umbau von Kollagen, Veränderungen der Pigmentierung, die Regeneration der Schutzbarriere, chronische Entzündungen oder die Alterung von Zellen. Laut Polansky versuchte die gesamte Branche bislang, lebendes Gewebe anhand von Zellen zu untersuchen, die in Wirklichkeit bereits abstarben.
Outer Biosciences hat ein Gerät entwickelt, das dieses Problem löst. Die Yuna-Plattform kann Haut in ihrer gesamten Tiefe vier Wochen lang am Leben erhalten. Das System bewahrt die Epidermis, die Dermis, mehrere Typen natürlich vorkommender Zellen sowie eine funktionierende Immunsignalübertragung. Das Gerät versorgt das Gewebe kontinuierlich mit Nährstoffen und führt Stoffwechselabfälle ab.
Polansky äußert sich vorsichtig zu den Ergebnissen. Ihm zufolge sieht das 30 Tage alte Gewebe dem vom ersten Tag zwar sehr ähnlich, ist aber nicht vollständig mit ihm identisch. Die Bedeutung dieses verlängerten Zeitraums veranschaulicht er am Beispiel eines Sonnenbrands. Die Forschenden setzen die Haut UVB-Strahlung aus, schädigen sie und beobachten anschließend über mehrere Wochen ihre Reaktion in Form von Stress, Entzündung und Heilung. Sie versuchen nicht, sie zu heilen, sondern überwachen lediglich die ablaufenden Prozesse.
Woher diese Haut stammt
Das Gewebematerial stammt aus chirurgischen Eingriffen, vor allem aus dem Bereich der ästhetischen Chirurgie. Das Unternehmen bezieht es über geprüfte gemeinnützige und kommerzielle Biobanken, die über dokumentierte Einwilligungen der Spender verfügen. Die wichtigsten Lieferanten sind die US-amerikanischen Organisationen National Disease Research Interchange und Cooperative Human Tissue Network, die beide aus Bundesmitteln der NIH und des Nationalen Krebsinstituts finanziert werden.
Der Aufbau dieses Teils des gesamten Betriebs dauerte etwa zwei Jahre. Die Proben müssen nämlich innerhalb weniger Stunden nach der Operation im Labor eintreffen, solange sie noch lebendig sind. Namen, Kontaktdaten und weitere Angaben, anhand derer die Spender identifiziert werden könnten, werden von den Lieferanten noch vor dem Versand des Gewebes entfernt. Laut Polansky zahlt das Unternehmen für die Proben lediglich die Bearbeitungskosten und keinen Kaufpreis.
Das Modell macht einen Vorschlag, und die Haut entscheidet
Der Zweck des lebenden Gewebes besteht darin, die Maschine zu trainieren. Das Modell künstlicher Intelligenz sagt zunächst voraus, welcher bislang ungetestete chemische Stoff eine bestimmte Funktion der Haut beeinflussen könnte. Das lebende Gewebe testet diese Vorhersage anschließend, und das Ergebnis fließt unabhängig davon, ob sich die Einschätzung bestätigt hat, wieder in das Modell zurück.
Der Unterschied zeigte sich, sobald dieser Kreislauf geschlossen war. Als das Unternehmen ausschließlich mit wissenschaftlicher Literatur arbeitete, fand es innerhalb von etwa eineinhalb Jahren zwei brauchbare Kandidaten. Inzwischen liefert das Modell laut Polansky ungefähr alle sechs Wochen einen neuen Kandidaten. Das Unternehmen verfügt derzeit über sechs aktive Wirkstoffe und hat bereits mehrere Dutzend weitere identifiziert. Bei vier von ihnen geht es davon aus, dass sie erfolgreich auf den Markt kommen werden.
Das Unternehmen veröffentlichte eine Studie, in der es auf seiner Plattform drei Behandlungen mit aus der klinischen Praxis bekannter Wirkung testete. Die anhaltende Stimulation mit den Signalmolekülen IL-17 und IL-22 löste innerhalb von drei Wochen in menschlicher Haut einen schuppenflechteähnlichen Zustand aus – ein Prozess, der sich im üblichen Zeitfenster von drei Tagen bis zu einer Woche nicht simulieren lässt. Tofacitinib, ein bei Patienten eingesetzter JAK-Inhibitor, kehrte diesen Zustand zu jedem Messzeitpunkt um. Dasatinib und Quercetin linderten Anzeichen von Alterung und Entzündung in Gewebe älterer Spender. Sonnencreme verringerte die durch UVB-Strahlung verursachten Schäden, und zwar sowohl auf histologischer und biochemischer Ebene als auch hinsichtlich der Genaktivität.
Das Ziel sind Kosmetika, keine Medikamente
Das gewählte Geschäftsmodell meidet den medizinischen Bereich. Outer Biosciences sucht nach kosmetischen Inhaltsstoffen und nicht nach Arzneimitteln, sodass das Unternehmen kein Zulassungsverfahren bei der US-amerikanischen FDA durchlaufen muss. Eine standardisierte fachliche Bezeichnung des Stoffes und Sicherheitstests, die von den Mitgliedstaaten gegenseitig anerkannt werden, genügen. Eigene Kosmetikprodukte möchte das Unternehmen nicht verkaufen. Es plant, die entwickelten Wirkstoffe an Kosmetik- und Pharmahersteller zu lizenzieren oder zu verkaufen, die daraus fertige Seren und Cremes herstellen.
Europa hat die Nachfrage geschaffen
Die Rahmenbedingungen für die Entwicklung dieser Technologien wurden maßgeblich von der Europäischen Union geprägt. Sie verbot Tierversuche für Kosmetika bereits vor mehr als zehn Jahren und machte damit validierte Ersatzmethoden zur Pflicht statt lediglich zu einer ethischen Präferenz. Am ersten Juni verabschiedete die Europäische Kommission zudem einen Plan für den schrittweisen Ausstieg aus Tierversuchen auch bei der Sicherheitsbewertung chemischer Stoffe.
Auch Wettbewerber versuchen, die Nachfrage zu decken. Das Unternehmen Vivodyne aus Philadelphia, das menschliches Gewebe im Labor kultiviert, gab im August dieses Jahres bekannt, insgesamt fast 80 Millionen Dollar eingeworben zu haben. Daneben konkurrieren zahlreiche Unternehmen mit Organ-on-a-Chip-Systemen um denselben Markt für präklinische Tests.
Laut Polansky gibt es keine öffentliche Datenbank mit biologischen Daten, die sich einfach herunterladen ließe, sodass niemand sonst über die Informationen aus seinem Labor verfügt. Die Modelle laufen daher auf firmeneigenen Servern, weil die Geschäftsführung diese sensiblen Daten nicht in der Cloud speichern möchte.
Quellen: techcrunch.com und thenextweb.com
