Nachgefragt – Nachgehakt: Dr. med. Patrick Kugelmeier, Kugelmeiers Ltd.

Bereits während seiner Doktorarbeit beschäftigte sich Dr. med. Patrick Kugelmeier mit Zelltransplantation und der Differenzierung von Stammzellen. Dabei erkannte er, dass eines der Hauptprobleme der Arbeit mit Stammzellen in der Reproduzierbarkeit liegt. Diese jedoch ist Voraussetzung für jegliche medizinische Anwendungen. Die klinische Notwendigkeit einer Plattform, die Stammzellbiologie mit Zelltransplantation vereint, wurde immer klarer. Die Lösung war die Entwicklung der Sphericalplate 5D Plattform, welche standardisierte 3D-Zellkulturen mit Sphäroiden homogener Grösse bis zum klinischen Einsatz erlaubt.

Sie ermöglicht ein regelmässiges Clustering im 3D-Format und bis zu 9'000 Sphäroide in einer Platte. Mit einer speziellen Nanobeschichtung und einer patentierten abgerundeten Geometrie soll die Platte in vielen Bereichen, wie beispielsweise in der Zelltransplantation, in zukünftigen Stammzelltherapien und der Tumorforschung Anwendungen finden.
Eine einfache Handhabung und geringe Anschaffungskosten sind weitere Pluspunkte dieser Zellkultur-Innovation.

Wir haben da aber noch die eine oder andere Frage an Herrn Kugelmeier:

Warum sollten Anwender die Sphericalplate 5D nutzen und nicht einfach weiterhin Hydrogel-Systeme?

Hydrogel-Systeme sind in der Grundlagenforschung unverzichtbar und haben ihren Platz. Die Skalierung zu medizinischen Anwendungen mit den entsprechenden Handling- und Sicherheitsanforderungen wird mit reinem Hydrogel jedoch schwierig. Der Vorteil der Sphericalplate 5D ist neben der kontrollierten Mechanobiologie und der unlimitierten Menge an hochstandardisierten Sphäroiden die Möglichkeit, dass man, wenn man Hydrogele braucht, diese auch auf der Sphericalplate oder in Kombination verwenden kann.

In der Krebsforschung wird das Problem der fehlenden Sauerstoffversorgung im Sphäroidzentrum und der entstehenden Nekrose häufig als physiologisch abgetan – da es im natürlichen Tumor ebenfalls zu Nekrose kommt. Was ist Ihre Meinung dazu?

Danke für diese Frage. Dies ist einer DER zentralen Punkte sowohl in der Tumorforschung, der Stammzellbiologie als auch der konkreten Zelltransplantation. Das tiefere Verständnis dieses Sachverhaltes öffnet grosse Türen in die Zukunft der Medizin. Alle hier beteiligten Faktoren und Zusammenhänge aufzulisten, würde dieses Interview sprengen. Aber allein schon die wissenschaftlichen Evidenzen, dass stark sauerstoffarme Tumoren zu den Gefährlichsten gehören, dass wahrscheinlich die meisten Krebsarten aus Stammzellen entstehen, dass Stammzellen auch durch Sauerstoffspannung programmiert werden und dass Sauerstoffmangel einer der zentralen Punkte ist, ob eine Zelltransplantation funktioniert oder nicht, zeigt das Gewicht dieses Themas.

Auf dem kommerziellen Markt existieren bereits Platten mit runden Böden und zellabweisender Oberflächenbehandlung, die ebenso die 3D-Bildung fördern sollen – warum sollte ich also Ihre Platte nutzen?

Wegen der kontrollierten Mechanobiologie und der Möglichkeit, die Plattform für jegliche weitere Downstream-Anwendungen zu nutzen. Andere Platten mit runden Böden sind aus Sicht der Zellen nicht wirklich rund; das sind grosse Flächen, welche leicht gewölbt sind. Das stört die reibungslose Formierung von Sphäroiden. Zellen, die ein Team in Form eines Sphäroids bilden sollen, haben ganz andere Ansprüche. Sie brauchen Support und dürfen gleichzeitig nicht eingeengt werden, aus diversen Gründen der Zell-Zell-Kommunikation. Dass dieser Prozess ungestört läuft, ist Voraussetzung für korrekte Zellentwicklung und somit Funktionalität. Dieses Thema wird in den nächsten Jahren unglaublich spannend werden, wie sensitiv die Natur die Entwicklung und Zellprogrammierung eingerichtet hat. Daher ist unsere Platte die erste Wahl, wenn es um hochkorrekte Daten und spätere medizinische Anwendungen geht.

Ich arbeite mit Sphäroiden und habe bisher keinen Wert auf homogene Grösse und reproduzierbare Clusterbildung gelegt. Kann es sein, dass ich meine Ergebnisse in Frage stellen sollte? Falls ja, welche Fragen sollte ich mir stellen?

Das ist nicht verwunderlich, bis anhin wurde diesem Thema in der Ausbildung auch nicht genügend Stellenwert eingeräumt, weil man es schlichtweg noch nicht wusste. Ja, die Ergebnisse muss man in Frage stellen. Die Literatur zu diesem Thema wächst exponentiell und ein Blick in PubMed mit der Frage nach Entwicklungsbiologie, 3D-Zellkultur in Form von Sphäroiden/Clustern und Stammzellprogrammierung zeigt, dass genau dies ein Schlüsselthema für die Forschung und Medizin der Zukunft darstellt.

Hypoxie (Sauerstoffmangel) ist ein ausschlaggebender Faktor, der den Transkriptionsprozess beeinflusst. Kann die Sphericalplate 5D hier Abhilfe schaffen?

Ja. Abhilfe in dem Sinne, dass die Sphericalplate 5D absolut kontrollierte Bedingungen schafft, die diesen Prozess dann nicht mehr dem Zufall überlassen. Somit kann man mit den eigenen Fragestellungen die Schlüsselbedingungen erarbeiten, damit die eigenen Experimente eine höhere Chance auf erfolgreiche Umsetzung bekommen. Gerne stehen wir für eine Diskussion der spezifischen experimentellen Bedingungen und Fragestellungen zur Verfügung.