AG Schmidt, Andre
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Publikationen
- Mai, Patrick, Jörg Hampl, Martin Baca, Dana Brauer, Sukhdeep Singh, Frank Weise, Justyna Borowiec, André Schmidt, Johanna Merle Küstner, Maren Klett, Michael Gebinoga, Insa S. Schroeder, Udo R. Markert, Felix Glahn, Berit Schumann, Diana Eckstein, and Andreas Schober. 2022. "MatriGrid® Based Biological Morphologies: Tools for 3D Cell Culturing" Bioengineering 9, no. 5: 220.
- Schmidt A, Schmidt A, Markert UR. The road (not) taken – Placental transfer and interspecies differences. Placenta 115, Nov 2021, Pages 70-77.
- Fuentes-Zacarías P, Murrieta-Coxca JM, Gutierrez-Samudio RN, Schmidt A, Schmidt A, Markert UR, Morales-Prieto DM: Pregnancy and pandemics: Interaction of viral surface proteins and placenta cells. BBA - Molecular Basis of Disease 2021.
- Heger J, Froehlich K, Pastuschek J, Schmidt A, Baer C, Mrowka R, Backsch C, Schleußner E, Markert UR, Schmidt A, 2018. Human serum alters cell culture behavior and improves spheroid formation in comparison to fetal bovine serum. Exp Cell Res, 365(1):57-65.
- Karolin Fröhlich, Julia I. Heger, Andre Schmidt, Astrid Schmidt, Yvonne Heimann, Amelie Lupp, Rikst Nynke Verkaik-Schakel, Gitta Turowski, Sibylle Loibl, Torsten Plosch, Udo R. Markert, 2018. Effects of breast cancer treatment on placental tissue. Poster and abstract, IFPA 2018 Tokyo conference (International Federation of Placenta Associations).
Aktuelle Teilprojekte Dr. Andre Schmidt
Platox (BMBF 2021-2024)
Projektleitung: Prof. Udo Markert
AG-Leiter: Dr. rer. nat. Andre Schmidt
Mitarbeiter:
Dr. rer. nat. Astrid Schmidt
cand. Dr. med. dent. Enora Flache
Masterandin Katherine Phillips
Das Projekt PlaTox (Placenta Toxikologie - humane Plazenta-Explantate für Medikamententests) ist eine Kooperation mit dem Fachgebiet Nanobiosystemtechnik der TU Ilmenau und wird im Rahmen der BMBF-Maßnahme "Validierung des technologischen und gesellschaftlichen Innovationspotenzials wissenschaftlicher Forschung - VIP+" gefördert. Das von Prof. Andreas Schober der TU Ilmenau und Prof. Udo Markert vom Placenta-Labor geleitete bilaterale Kooperationsprojekt konnte am 15.03.2021 gestartet werden und läuft über 3 Jahre. Dr. André Schmidt und Dr. Astrid Schmidt aus dem Placenta-Labor sind für die Umsetzung des Projekts in Jena verantwortlich. PlaTox soll dazu beitragen, einerseits Tierversuche in der Toxikologie zu reduzieren und andererseits die Relevanz toxikologischer Untersuchungen durch die Nutzung vitalen humanen Gewebes zu erhöhen.
In PlaTox wird ein System entwickelt werden, in dem Plazenta-Explantate routinemäßig für reproduktionstoxikologische sowie allgemeine toxikologische Studien genutzt werden sollen. Das Plazenta-Explantatmodell ist ein heterozelluläres, primäres, humanes Gewebemodell, das die in vivo Situation realistischer darstellt als Zelllinien oder auch Zelllinien-basierte 3D-Cokultivierungssysteme. Mit den Explantaten steht ein in ausreichender Menge vorhandener physiologischer, heterozellulärer Gewebeverbund primären, humanen Materials zur Verfügung, der bei Erfolg des Projekts preiswertes Massenscreening ermöglicht.
In PlaTox soll ein automatisiertes System zur Erzeugung großer Zahlen von Placenta-Explantaten entwickelt und genutzt werden, die anschließend in Mikrokultur-Flusskammer-Systemen im Mikrotiterplattenformat für mindestens zwei Wochen mit Testsubstanzen inkubiert werden sollen. Das System soll eine regelmäßige oder permanente Messung zahlreicher Parameter ermöglichen.
Toxikologische Studien an der menschlichen Plazenta sollen als entscheidender Schritt vor klinischen Studien Einsatz finden und dazu beitragen, die Übertragbarkeit präklinischer Ergebnisse auf den Menschen abzuschätzen und zu prüfen.
Durch PlaTox könnten sowohl toxikologische als auch pharmakologische Studien gemäß dem Arzneimittelgesetz oder Medizinproduktgesetz (AMG/MPG) unterstützt werden. Es ist geplant die sich in Entwicklung befindlichen Testsysteme klinischen Forschergruppen sowie auch Firmen zur Nutzung anzubieten.
Die bewilligte Fördersumme beträgt ca. 1,8 Mio €, wovon 685.446 € dem Placenta-Labor zufließen.
Mitarbeiter:innen
Alumni
- Sarah Avemarg, Dr. med. Evaluierung der Bestimmung von Biomarkern für toxikologische Tests an der menschlichen Plazenta, 2021.
- Nora Schulz, M.Sc. Optimierung der 14-tägigen Kultivierung von humanen Plazenta‑Explantaten mit anschließendem Toxizitäts-Assay (Master thesis, 2019)
Plazenta-Toxikologie
Toxikologische Tests werden durchgeführt, um Chemikalien und Pharmazeutika auf ihre Unbedenklichkeit für den menschlichen Organismus zu überprüfen. In der Regel werden derartige Untersuchungen an Ratten und Mäusen durchgeführt, teilweise aber auch bei anderen Tiergruppen wie z. B. Hunden oder Primaten. Neben der ethischen Problematik bringen Tierversuche das Problem der begrenzten Übertragbarkeit auf den Menschen mit sich. Prominente Beispiele sind Thalidomid und der monoklonale Antikörper TGN1412, welche im Tierversuch als unbedenklich eingestuft wurden, beim Menschen jedoch zu gravierenden Nebenwirkungen führten. Daher besteht ein Bedarf nach neuartigen toxikologischen Testsystemen, die die humane Biologie besser repräsentieren.
Die Plazenta als Modell in der Toxikologie
Die Plazenta ist ein komplexes Organ, welches verantwortlich ist für den feto-maternalen Stoffaustausch, gleichzeitig aber auch eine bedeutende Rolle spielt bei der Aufrechterhaltung der Schwangerschaft und dem Schutz des Embryos vor dem mütterlichen Immunystem. Neben den sogenannten Trophoblasten, welche eine zentrale Rolle beim Substanztransfer über die Plazentaschranke spielen, verfügt die Plazenta über eine Vielzahl weiterer Zelltypen, darunter Immunzellen, Endothelzellen, Fibroblasten und Stammzellen.
Gleichzeitig ist die Plazenta das einzige Organ des Menschen, welches der Wissenschaft in gesundem Zustand in nahezu unbegrenzter Anzahl zur Verfügung steht. Die Komplexität gepaart mit der Tatsache, dass die Plazenta oder aus ihr entnommene Gewebeexplantate auch nach der Geburt noch über einen längeren Zeitraum vital bleiben, prädestiniert sie für toxikologische Untersuchungen. Neben Fragen zur allgemeinen Toxikologie ist die Plazenta besonders geeignet für Untersuchungen zur Immuntoxizität, zur Reproduktionstoxizität, zu Störungen des Hormonsystems und zu Wirkung und Transport von Nanopartikeln.
Im Unterschied zu anderen in vitro-Systemen vereinigt die Plazenta folgende Vorteile:
- sämtliche Zellen sind Primärzellen humanen Ursprungs
- die Zellen befinden sich in ihrem natürlichen Gewebeverband, was bedeutsam ist für die Analyse von Zell-Zell-Interaktionen (z. B. Immunzellen und Endothelzellen)
- das Plazentagewebe verursacht keine Kosten und ist permanent verfügbar
- bei der Plazenta handelt es sich um ein gesundes Organ ohne Vorerkrankungen, welche die Testergebnisse beeinflussen könnten
- eine Vielzahl von Parametern unterschiedlicher Zelltypen kann gleichzeitig gemessen werden, beispielsweise Cytokinausschüttung von Immunzellen und Hormonsynthese der Trophoblasten
- Plazenta-Gewebe-Explantate können mit autologem Blut oder Serum kultiviert werden, was beispielsweise von Bedeutung sein kann, wenn Substanzen an Serumproteine gebunden sind.
Die toxikologische Plazenta-Kaskade
Die Plazenta bietet die Möglichkeit, Chemikalien und Pharmazeutika in einer Testkaskade mit steigender Komplexität zu testen. Die frühen Stufen der Kaskade sind dabei von geringem Aufwand und können genutzt werden, um ungeeignete Substanzen frühzeitig herauszufiltern. Die späteren Tests sind komplexer und dienen der toxikologischen Analyse vielversprechender Substanzen, welche die in vorherigen Tests als unbedenklich eingestuft wurden.
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Quellenangabe:
Scanning Electron Microscopy Images: Sandor Nietzsche, Center for Electron Microscopy, Jena University Hospital