Biologische Barrieren sind für die Aufrechterhaltung der Homöostase des umgebenden Gewebes verantwortlich und dienen als Kommunikationsschnittstelle zwischen der "Außenwelt", den Körperflüssigkeiten und den Organen. Die Hauptbestandteile der biologischen Barrieren sind Endothel- oder Epithelzellen. Die Funktionalität wird durch physikalische, Transport- und metabolische Barrierenkomponenten bestimmt, die den Transport von Molekülen und die Übertragung von Signalen über die Barriere hinweg steuern. Diese Funktionen werden in hohem Maße durch die Mikroumgebung der biologischen Barrieren reguliert und sind bei verschiedenen Krankheiten verändert. Diese Veränderungen stehen in kausalem Zusammenhang mit dem Fortschreiten der Krankheit und haben vielfältige Auswirkungen auf die Pharmakokinetik und Pharmakodynamik von Molekülen sowie auf die Entwicklung von therapeutischen Strategien, die auf biologische Barrieren abzielen. Wir verfügen über mehr als 15 Jahre Erfahrung mit Modellen biologischer Barrieren wie der Blut-Hirn-Schranke oder den Epithelien der Lunge, der Niere, der Mundschleimhaut oder des Darms. Die breit gefächerten Anwendungsbereiche und unsere Spitzentechnologien werden in den nächsten Abschnitten ausführlich beschrieben.

Forschungsangebote und Dienstleistungen

• Biomarkerforschung - Identifizierung und Bewertung der Relevanz und Kausalität neuer Biomarker
• Krankheitsmodelle für z. B. Entzündungen, zerebrale Ischämie
• Entwicklung neuer (menschlicher) Krankheitsmodelle
• Entwicklung und Bewertung neuer therapeutischer Strategien
• Studien zum Arzneimitteltransport
• Studien zum Transport von Nanopartikeln, Liposomen oder Proteinen (einschließlich Biopharmazeutika)
• Transportstudien mit Chemikalien, Toxinen, Inhaltsstoffen von Kosmetika oder Biomarkermolekülen
• Toxizitätsstudien mit Chemikalien, Umweltgiften, Arzneimitteln, Inhaltsstoffen von Kosmetika oder Lebensmitteln
• Auswirkungen von Verbindungen auf funktionelle Barriereeigenschaften (parazelluläre, Transport- oder Stoffwechselbarriere)
• Langzeitstudien in dynamischen Hohlfasermodellen für z. B. chronische Studien mit physiologischen Konzentrationen von Stimuli oder Wirkstoffen
• Studien zur Zell-Zell-Kommunikation
• Studien zur Zelladhärenz oder Transmigration
• Klärung von Speziesunterschieden (auf Anfrage)

Wir verfügen über mehr als 15 Jahre Erfahrung mit Modellen biologischer Barrieren wie der Blut-Hirn-Schranke oder den Epithelien der Lunge, der Niere, der Mundschleimhaut oder des Darms. Biologische Barrieren sind für die Aufrechterhaltung der Homöostase des geschützten Gewebes verantwortlich und fungieren als Kommunikationsschnittstelle zwischen der "Außenwelt", Körperflüssigkeiten und Organen. Die wichtigsten Bestandteile der biologischen Barrieren sind Endothel- oder Epithelzellen. Die Funktion biologischer Barrieren wird in hohem Maße durch ihre Mikroumgebung, wie z. B. benachbarte Zellen, oder auch durch physikalische Kräfte, wie z. B. die Scherbelastung durch den Blutfluss, reguliert. Bei der Erforschung von Biomarkern spielen biologische Barrieren eine zentrale Rolle, wenn es darum geht, den Ursprung des Biomarkers und folglich die Kausalität zwischen dem gefundenen Biomarker und dem damit verbundenen Krankheitszustand zu verstehen. Einerseits müssen molekulare Biomarker aus Geweben biologische Barrieren überwinden, um in Körperflüssigkeiten nachweisbar zu sein, andererseits können biologische Barrieren selbst Quellen für Biomarker sein.

Die Funktionalität biologischer Barrieren ist bei verschiedenen Krankheiten verändert, so werden beispielsweise Veränderungen der Blut-Hirn-Schranke bei fast allen bekannten ZNS-bezogenen Krankheiten berichtet (Alzheimer-Krankheit, Schlaganfall, traumatische Hirnverletzungen, Multiple Sklerose, Epilepsie, Schmerzen, Hirntumor, Parkinson-Krankheit, bakterielle und virale Infektionen, ALS, Bluthochdruck, lysosomale Speichererkrankungen). Gegenwärtig wird diskutiert, dass funktionelle Veränderungen ursächlich mit dem Fortschreiten der Krankheit verbunden sind, und daher werden derzeit mehrere therapeutische Strategien entwickelt, die auf biologische Barrieren abzielen. Diese Barriereveränderungen können auch die Pharmakokinetik und Pharmakodynamik von Arzneimitteln oder Arzneimittelkandidaten verändern. Daher ist es unerlässlich, bereits in der Phase der Arzneimittelentwicklung mit validierten Krankheitsmodellen zu arbeiten, um zuverlässige präklinische Daten zu erhalten oder die Modelle zur Untersuchung und zum Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen zu nutzen. Darüber hinaus ist es wichtig, die Unterschiede zwischen den Tierarten zu berücksichtigen. Daher werden humane Modelle für biologische Barrieren benötigt, um die Übertragbarkeit der Daten von Tiermodellen auf den Menschen zu verbessern, z. B. durch humane In-vitro-Modelle für biologische Barrieren. Die Vielfalt der Anwendungen und Forschungsbereiche, in denen In-vitro-Modelle biologischer Barrieren eingesetzt werden, ist enorm.