Entwicklung von Alternativen zu Säugetiermodellen in der Medizin

© Fraunhofer IME | Kim Weigand
© Fraunhofer IME | Anton Windfelder
© Fraunhofer IME | Anton Windfelder

Insektenlarven wie der Tabakschwärmer können als Alternative zu klassischen Labortieren wie Ratten und Mäuse in der präklinischen Forschung eingesetzt werden, um diese zu beschleunigen und ökonomisieren.

Kleinsäuger wie Ratten und Mäuse sind aus der präklinischen Forschung nicht mehr wegzudenken. Doch gegen den extensiven Gebrauch dieser Tiere in der medizinischen Forschung gibt es zunehmend ethische Bedenken. Dies schlägt sich auch in der Förderpraxis von wissenschaftlichen Projekten sowie der Gesetzgebung nieder. Zukünftig sollen alle Möglichkeiten zur Reduzierung der Versuchstieranzahl sowie das Nutzen möglicher Alternativen voll ausgeschöpft werden, um die Zahl der in der Forschung genutzten Wirbeltiere zu reduzieren (3R-Prinzip) und die Forschung zu ökonomisieren.

Je nach Fragestellung können Insekten wie die Larven des Tabakschwärmers (Manduca sexta) eine wichtige Schlüsselrolle als alternative in vivo-Tiermodelle einnehmen. Die angeborene Immunantwort des Darms sowie die Struktur des Darmepithels sind zwischen Säugetieren und Insekten wie dem Tabakschwärmer stark konserviert, weshalb die Larven des Tabakschwärmers sehr gut als alternatives Tiermodell für entzündliche Darmerkrankungen genutzt werden können.

Aus diesem Grund haben wir eine Hochdurchsatz-Plattform entwickelt, die mittels bildgebender Verfahren aus der Radiologie und Nuklearmedizin entzündliche Veränderungen im Darm der Larven des Tabakschwärmers zielgenau charakterisieren und nicht-invasiv diagnostizieren kann. In der hier vorgestellten Veröffentlichung zeigen wir, dass die Larven von Manduca sexta mittels Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT) und Positronen-Emissions-Tomografie (PET) für die präklinische Forschung vielfältig nutzbar sind.

Das Spektrum der möglichen Einsatzbereiche ist daher extrem breit: Die Hochdurchsatz-Plattform kann für die in vivo-Erprobung neuer Kontrastmittel und Tracer in der Radiologie und Nuklearmedizin zur Detektion von Entzündungen, für die Charakterisierung der gastrointestinalen Pathogenität von Mikroorganismen und für die Erprobung neuer antimikrobieller oder entzündungshemmender Medikamente genutzt werden.

Überdies kann unsere alternative in vivo-Plattform dazu beitragen, wichtige Fragen zur Ätiologie von entzündlichen Darmerkrankungen wie z. B. Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa zu beantworten und neue Therapien zu entwickeln.

Publikationen

Evaluation of Mechanical Versus Manual Root Canal Preparation in Primary Molars—A Comparative in Vitro Study. 

Schulz-Weidner et al. 

Analysis of fixation materials in micro-CT: It doesn’t always have to be styrofoam. 

Scherberich et al. 

 

Positron emission mammography in the diagnosis of breast cancer

Müller et al.

An Enteric Ultrastructural Surface Atlas of the Model Insect Manduca sexta.

Windfelder et al.

High-throughput Screening of Caterpillars as a Platform to Study Host-microbe Interactions and Enteric Immunity.

Windfelder et al.

 


 

Dynamic monitoring of vital functions and tissue re-organization in Saturnia pavonia (Lepidoptera, Saturniidae) during final metamorphosis by non-invasive MRI. 

Laussmann et al.

A Quantitative Micro-Tomographic Gut Atlas of the Lepidopteran Model Insect Manduca sexta. 

Windfelder et al.

Dextran sulfate sodium and uracil induce inflammatory effects and disrupt the chitinous peritrophic matrix in the midgut of Tribolium castaneum.

Böhringer et al. 

Biodegradable Polyphosphoester Micelles Act as Both Backgroundfree 31P Magnetic Resonance Imaging Agents and Drug Nanocarriers.

Koshkina et al. 

Kurzfilme

Wie funktioniert das Kontrastmittel?

 

MRT-Scans

Herzschlag der Larven

 

a-c in sagittal und d in axial Orientierung

Verabreichung des Kontrastmittels



MRT-Scans

Kurzfilm

 

Mikro-CT-Aufnahmen

Unsere Forschung sehen

 

»Raupe hilft bei chronischen Darmerkrankungen« | hessenschau

Unsere Forschung lesen

 

»Tierversuche mit Nagern lassen sich reduzieren« | Spektrum der Wissenschaft

Unsere Forschung hören

 

»Raupen ersetzen Mäuse bei Tierversuchen« | hr4 Mittelhessen

Presse

Medium Titel/ Link
Bild der Wissenschaft »Virtuelle Reise durch die „Raupe der Forschung“«
VBio »Darm als 3D-Modell: Tabakschwärmer von innen per VR-Brille«
VetMed

»Wenn Lernen Freude macht: Darm als 3D-Modell – Insektenanatomie per VR-Brille«

Spektrum der Wissenschaft

»Raupen statt Mäuse«

RTL

»Statt Tierversuchen an Mäusen: Revolutionieren diese kleinen Kriecher die Medikamentenforschung?«

DC News

»Omizile ar putea înlocui șoarecii în studiul bolilor umane«

immunopaedia

»Understanding gut inflammation using caterpillars«

labroots

»Introducing... The Caterpillar Model of Human Disease«

COSMOS

»Goodbye lab rats, hello lab caterpillars?«

StudyFinds

»No more lab rats? Caterpillars may be better animal model for studying human disease«

Metrópoles

»Fim dos ratos em experimentos? Lagartas podem substituir os roedores«

Biomedical Picture of the day

»PET Caterpillars«

Die Rheinpfalz

»Forschungserfolg in LU: Raupen statt Mäuse«

Deutsche Apotheker Zeitung

»Schmetterlingsraupen für die Erforschung von Darmerkrankungen«

hessenschau

»Raupe hilft bei chronischen Darmerkrankungen«

Ärzte Zeitung

»Ein neues Labortier für die Darmforschung«

Ärzteblatt

»Tabakschwärmer-­Raupen als neuer Modellorganismus für präklinische Studien«

Analytik News

»Schädlingsraupen können traditionelle Versuchstiere ersetzen«

Gießener Anzeiger

»Ersatz für traditionelle Versuchstiere«

Gießen Aktuell

»Schädlingsraupen – die neuen Versuchstiere?«

Gießener Allgemeine

»Raupen als Ersatz für Säugetiere«

PTA

»TABAKSCHWÄRMER HELFEN BEIM VERSTÄNDNIS ENTZÜNDLICHER PROZESSE«

Bionity

»Schädlingsraupen können traditionelle Versuchstiere ersetzen«

idw

»Schädlingsraupen können traditionelle Versuchstiere ersetzen«