Projekt OptoBiopsie (2022-2025)
Projektleitung: Prof. Udo Markert
AG-Leitung: Dr. rer. nat. Astrid Schmidt
Dr. rer. nat. José Martin Murrieta Coxca
M.Sc. Priska Streicher
cand. Dr. rer. nat. Johanna Liesa Gollasch
cand. Dr. rer. nat. Leon Philipp
Das Projekt OptoBiopsie wird im Programm ZIM des BMWi (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz) von 2022-2025 gefördert. Kooperationspartner aus Industrie und Hochschulen sind die Firma SQB Ilmenau, das Fachgebiet Nanobiosystemtechnik der TU Ilmenau und das Placenta-Labor des UKJ.
Die humane Plazenta ist ein ethisch unkompliziert und weltweit permanent erhältliches Organ, das ein großes Potential für die Anwendung in toxikologischen Studien besitzt. Die Plazenta steht als komplettes Organ ex vivo in vitalem Zustand unmittelbar nach der Geburt zur Verfügung und hat gegenüber zahlreichen Tierversuchen den enormen Vorteil der Spezies-Spezifität. Die Plazenta kann genutzt werden für Fragestellungen der Toxizität von Substanzen, wie unter anderem Medikamente, Umweltschadstoffe, Kosmetik- und Lebensmittelzusätze oder auch Krankheitserreger. Die Plazenta kann als gesamtes Organ genutzt werden, aber für die meisten Fragestellungen sind kleine Gewebeproben ausreichend und ermöglichen größere Zahlen an Testungen an einer einzelnen Plazenta.
Das Ziel des Projektes ist, die Entnahme dieser Gewebeproben mittels eines intelligenten optisch kontrollierten automatisierten Biopsie-Systems zu standardisieren und zu beschleunigen, so dass in kurzer Zeit zahlreiche qualitativ ähnliche Proben aus einer Plazenta entnommen werden können, damit toxikologische Testungen an einer großen Zahl höchst gleichartiger Proben nach gleich langer Ischämiezeit (Zeit nach Verlassen des Körpers) durchgeführt werden können. Das Projekt soll mit Hilfe Künstlicher Intelligenz (KI) anhand optischer Erkennung ein automatisiertes System entwickeln, das auf der Oberfläche der Plazenta optimale Positionen für die Entnahme idealer Biopsien identifizieren kann. Das Placenta-Labor des UKJ wird zur Entwicklung dieser Leistungen durch die KI optische und biochemische Daten liefern, um das System zu trainieren.
Hierdurch soll erreicht werden, dass über die Oberflächenerkennung Biopsien gleichartiger Gewebetypen entnommen werden können. Zu den wichtigsten unterscheidbaren Geweben zählen die fetalen Arterien, fetale Venen, fetale Zottenstämme und intervillöser Raum mit darin flottierenden Terminalzotten. Somit könnte eine Auswahl automatisiert werden, aber auch um Aspekte erweitert werden, wie es per Auge alleine nicht möglich wäre. Nachfolgende toxikologische Tests würden somit auf sehr ähnlichen Gewebeproben basieren und könnten an verschiedenen Standorten vereinheitlicht werden.
ehemalige Mitarbeiter und Studenten:
Apothekerin cand. Dr. rer. nat. Rachel Zabel (2022)
Masterstudentin Aleksandra Kurova (2023)