Testsysteme für die Entwicklung von Tumordiagnoseverfahren

Zusammenfassung

Diese Übersichtsarbeit beschreibt die Bedeutung und die Möglichkeiten bioartifizieller Gewebe in der onkologischen Forschung und Therapie. Um die Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung in der Klinik umsetzen zu können, bedarf es zellbasierter Testsysteme, die sowohl den dreidimensionalen als auch den komplexen Aufbau eines Organs aus unterschiedlichen Zelltypen widerspiegeln und gleichzeitig systematische experimentelle Eingriffe zulassen. Das Tissue Engineering, die Herstellung menschlicher Gewebe und Organe außerhalb des Körpers, eröffnet neue Perspektiven für die Grundlagen- und die angewandte Forschung, indem es dreidimensionale Gewebekulturen ermöglicht, die zahlreiche wesentliche Nachteile der derzeit verwendeten zwei- und dreidimensionalen Zellkultursysteme beseitigen. Tissue Engineering wurde bereits zur Herstellung von Ersatzgeweben in der rekonstruktiven Chirurgie eingesetzt. Beim Einsatz dieser komplexen, aus mehreren Zelltypen bestehenden dreidimensionalen Gewebekulturen in vitro imitieren diese die natürliche Umgebung menschlicher Gewebe. Im Gegensatz zu den derzeit verwendeten Zellkultursystemen, die nur eine sehr begrenzte Einsicht in die komplexen Zusammenhänge von Gewebedifferenzierung, Karzinogenese, Angiogenese und der Bindegewebsreaktion von Tumoren ermöglichen, werden diese bioartifiziellen, gewebespezifischen, dreidimensionalen Testgewebe die Entwicklung neuer Tumortherapien beschleunigen.

Abstract

This review article addresses the relevance and potential of bioartificial tissues in oncologic research and therapy and reconstructive oncologic surgery. In order to translate the findings from basic cellular research into clinical applications, cell-based models need to recapitulate both the 3 D-organization and multicellular complexity of an organ but at the same time accommodate systematic experimental intervention. Here, tissue engineering, the generation of human tissues and organs in vitro, provides new perspectives for basic and applied research by offering 3 D-tissue cultures resolving fundamental obstacles encountered in currently applied 2 D- and 3 D-cell culture systems. Tissue engineering has already been applied to create replacement structures for reconstructive surgery. Applied in vitro, these complex multicellular 3 D tissue cultures mimic the microenvironment of human tissues. In contrast to the currently available cell culture systems providing only limited insight into the complex interactions in tissue differentiation, carcinogenesis, angiogenesis and the stromal reaction, the more realistic (micro)environment afforded by the bioartificial tissue specific 3 D-test systems may accelerate the progress in design and development of cancer therapies.

Zusammenfassung

Dieser Artikel beschreibt Konzepte und Prinzipien eines Unterstützungssystems für die einzeitige, alloplastische Therapie von Tumoren im Schädelknochen. Ziel ist es, den behandelnden Arzt sowohl bei der Implantatplanung und -konstruktion, als auch bei der anschließenden, exakten Umsetzung der Planung zu unterstützen. Es wird ein Arbeitsablauf für die Planung und Konstruktion von Implantaten entwickelt und vorgestellt, der die anatomische Symmetrie ausnutzt und somit eine weitgehende Automatisierung erlaubt. Bei der Behandlung soll durch wesentliche Zusatzinformationen über die Lage des Instrumentes bezüglich des Patienten und der Resektionslinien eine Unterstützung erreicht werden, die aufwendige Nacharbeiten zur Herstellung der Passgenauigkeit vermeidet. Anhand von drei Fällen wurde die Funktionsfähigkeit des Planung- und Konstruktionsprinzips nachgewiesen. Zukünftige Arbeiten umfassen die Fertigstellung des Behandlungsteils und die Erbringung des Nachweises der Gesamtgenauigkeit für eine Zulassung nach MPG.

Schlüsselwörter

Tissue Engineering - humanes 3D-Gewebe - Pharmaforschung - Gewebedifferenzierung – Karzinogenese - Testsysteme – Angiogenese

Key words

Tissue Engineering - human three dimensional tissue - drug development - tissue differentiation – carcinogenesis - test systems – angiogenesis

Schlüsselwörter

NiTinol - NiTi - Formgedächtnislegierung - minimalinvasive Chirurgie - innovative Instrumente

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