Am 23. April 2026 haben Forschende der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) eine bahnbrechende Methode zur Herstellung menschlicher Immunzellen in Bioreaktoren entwickelt. Diese Technologie ermöglicht die effiziente Gewinnung von Makrophagen aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen), die eine zentrale Rolle im menschlichen Immunsystem spielen. Makrophagen sind entscheidend für die Abwehr von Krankheitserregern und die Reparatur von geschädigtem Gewebe, weshalb ihre Verwendung in der medizinischen Forschung von großer Bedeutung ist. Die Ergebnisse dieser Studie wurden im renommierten Fachjournal Nature Protocols veröffentlicht.
Besonders hervorzuheben ist, dass die neue Methode auch praktische klinische Anwendungen in der Behandlung von Lebererkrankungen sowie in der Erforschung von Infektionskrankheiten, Entzündungen, Fibrosen, Krebs und neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer zeigt. Das Team um Prof. Dr. Nico Lachmann hat diese innovative Technik entwickelt, die zukunftweisend für die biomedizinische Forschung ist. Die Bioreaktoren, die für die Zellkultivierung eingesetzt werden, sind effizient, kostengünstig und unkompliziert in der Handhabung.
Technologie und Effizienz der Bioreaktoren
Traditionell wurden Makrophagen meist nur in kleinen oder großen Maßstäben produziert, während Bioreaktoren mittlerer Größe kaum verfügbar waren. Durch die neue Technologie können pro Bioreaktor über einen Zeitraum von zehn Wochen wöchentlich bis zu 40 Millionen Immunzellen geerntet werden. Die iPS-Zellen differenzieren sich in einer speziellen Nährlösung und bilden innerhalb von 14 Tagen Zellaggregate, die kontinuierlich Makrophagen freisetzen. Interessanterweise sind in diesem System vier Bioreaktoren in einem Gerät zusammengefasst, was die Effizienz der Zellproduktion erheblich steigert.
Diese Innovation ist nicht nur ein wertvolles Werkzeug für die Erforschung menschlicher Immunzellen, sondern auch für deren medizinische Anwendungen. Prof. Lachmann, der Bestandteil des Exzellenzclusters RESIST ist und auch im Forschungszentrum für translationale regenerative Medizin tätig ist, hat durch seine Arbeit bedeutende Auszeichnungen von der Europäischen Union erhalten, darunter einen ERC Starting Grant und zwei Proof-of-Concept Grants.
Fortschritte in der Stammzelltechnologie
Parallel zu diesen Entwicklungen hat das Fraunhofer ISC in Würzburg eine ähnliche Innovation hervorgebracht. Ein Team der Einrichtung hat einen dynamischen Inkubator und einen Suspensions-Bioreaktor entwickelt, der für die Langzeitkultivierung von humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (hiPSCs) optimiert ist. Diese Stammzellen, die aus adulten Zellen des Bindegewebes im Labor gezüchtet werden, bieten enormes Potenzial für Zelltherapien, Medikamentenentwicklung und Krankheitsforschung.
Dieser Bioreaktor bietet ideale Bedingungen für die Zellanpassung, einschließlich einer Temperatur von 37 °C und 5 % CO2. Ein fortschrittlicher Impeller ermöglicht Mischen, Belüften sowie Wärme- und Massentransfer, während Software-Simulationen die optimalen Parameter in Echtzeit überwachen. Ein innovatives Merkmal des Inkubators ist ein Mikroskop zur automatisierten Überwachung des Nährmediums und der Zellsuspension. Künstliche Intelligenz wird zur automatisierten Zählung der Zellen eingesetzt, wodurch die Effizienz und Genauigkeit der Zellkultivierung weiter verbessert wird.
Die Flexibilität des modularen Systems erlaubt die Anpassung an verschiedene Zelltypen und -differenzierungen, was einen bedeutenden Fortschritt in der hiPSC-Technologie darstellt. Diese Entwicklungen tragen nicht nur zur Optimierung der Stammzellforschung bei, sondern auch zur Entwicklung maßgeschneiderter Therapieansätze für Patienten.
Dank dieser Fortschritte in der Bioreaktortechnologie sind die Möglichkeiten für zukünftige Forschung und Anwendungen in der regenerativen Medizin vielversprechend. Dieser technologische Wandel wird die Art und Weise revolutionieren, wie biologisches Material für therapeutische Zwecke gewonnen und verwendet wird. Das Potenzial, patientenspezifische Tests an Zellen durchzuführen, die von verschiedenen Erkrankungen betroffen sind, eröffnet neue Horizonte in der medizinischen Forschung und Therapieentwicklung.