Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB haben erstmals reproduzierbare In-vitro-Hundehaut im Labor gezüchtet.
Das Forschungsteam entwickelte ein Vollhautäquivalent für Hunde, das auf nativen Hautzellen basiert. Dadurch ist es möglich, medizinische Behandlungen in vitro an der empfindlichen Haut von Hunden präzise zu testen. Mit dem Hautäquivalent lässt sich sogar die Verträglichkeit von Pflegeprodukten wie Shampoo oder Seife testen – Tierversuche sind nicht mehr nötig.
Ganz gleich, ob sie bei Wind und Regen unterwegs sind oder sich im Gras wälzen, von außen betrachtet scheinen Hunde widerstandsfähige Wesen zu sein. Doch im Grunde leiden unsere Vierbeiner überdurchschnittlich häufig an Hauterkrankungen.
Etwa 10 bis 15 % leiden an atopischer Dermatitis, einer Form der Neurodermitis, bei der die Haut trocken und schuppig wird und der Hund sich kratzt. Die Erkrankung geht häufig mit einer Entzündung einher. Obwohl Cremes und Salben zur Behandlung der Erkrankung erhältlich sind, ist ihre Erfolgsquote ungewiss – tatsächlich haben einige Behandlungen überhaupt keine Wirkung und können im schlimmsten Fall die Symptome verschlimmern.
Genau das haben sich Dr. Anke Burger-Kentischer, Leiterin der Abteilung Zell- und Gewebetechnologien am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB, und ihr Team vorgenommen. Im Projekt WowWowSkin ist es ihnen erstmals gelungen, In-vitro-Hundehaut im Labor zu entwickeln und damit den Grundstein zu legen, um mithilfe von In-vitro-Modellen medizinische Behandlungen und Pflegeprodukte für Hunde zu entwickeln und zu testen.
„Wir wollten ein reproduzierbares Hundehautäquivalent schaffen, das sich für die gezielte Erprobung therapeutischer Produkte für Hunde eignet. So etwas gab es vorher nicht“, erklärt Dr. Burger-Kentischer.
Das im Labor gezüchtete Vollhautäquivalent ist nahezu identisch mit echter Hundehaut und ermöglicht so eine genaue und aussagekräftige Prüfung der Wirkstoffe in Arzneimitteln. Es eignet sich auch zum Testen der Verträglichkeit gängiger Pflegeprodukte wie Shampoos oder Seifen. Auch diese können potenziell die Haut eines Hundes schädigen, wenn ihre Auswirkungen unbekannt sind, da die oberste Hautschicht – die Epidermis – bei Hunden viel dünner ist als beim Menschen und nur eine geringe Schutzfunktion hat.
Kultivierung von Hautzellen
Das Forschungsteam führte die erste Phase des Projekts mit einem Stück einheimischer Hundehaut durch. Die wesentlichen Bestandteile bei der Schaffung eines vollflächigen Hautäquivalents sind die beiden oberen Hautschichten: die Schutzschicht namens Epidermis, die Keratinozyten enthält, die die Hornschicht der Haut bilden, und die darunter liegende Dermis, die mit Bindegewebe gefüllt ist Zellen, die Fibroblasten genannt werden.
„Nachdem wir die Schichten mechanisch getrennt hatten, lösten wir die Zellen mithilfe spezieller Enzyme vom umliegenden Gewebe ab. Anschließend verewigten wir sie und vermehrten sie in Kulturschalen mit einem speziellen Nährmedium. Durch diesen Prozess entstanden unsterbliche Keratinozyten aus der Epidermis und unsterbliche Fibroblasten aus der Dermis.“ , die wir zusammengefügt haben, um ein Vollhautäquivalent zu schaffen“, erklärt Dr. Burger-Kentischer. „Wir mussten viele Tests durchführen, um die richtige Kombination aus Enzymen und Medien zu finden.“
Trotz der Herausforderungen waren die Ergebnisse im Labor ein voller Erfolg und ergaben ein Vollhautäquivalent, das unter dem Mikroskop praktisch nicht von echter Hundehaut zu unterscheiden war.
Den Fraunhofer-Forschern ist es nun möglich, das Vollhautäquivalent mit Krankheitserregern zu besiedeln und ein Krankheitsmodell zu erstellen, mit dem sie medizinische Behandlungen für Erkrankungen wie Dermatitis testen können.
„Wir können entzündliche Prozesse auf Hautäquivalenten nachahmen, indem wir sie mit Bakterien kontaminieren. Wenn wir ihnen dann Medikamente oder Wirkstoffe zuführen, können wir schnell erkennen, ob die Behandlung wirkt und die Anzahl der Bakterien reduziert, ob sie überhaupt keine Wirkung zeigt.“ – oder ob es die Krankheit sogar verschlimmert“, sagt Dr. Burger-Kentischer.
Die Original-Hautproben stammten von Tierärzten, die beispielsweise bei medizinisch notwendigen Operationen Hautstücke abgeschnitten hatten. Mit anderen Worten: Das einzige betroffene Gewebe war Haut, die ohnehin chirurgisch entfernt werden musste – sonst wurde nichts speziell für das Projekt entnommen.
Verträglichkeitstests für Pflegeprodukte, ohne Tierversuche
Das Vollhautäquivalent eignet sich auch für die In-vitro-Testung von Pflegeprodukten, da sich damit feststellen lässt, ob Shampoos oder Seifen die Haut belasten oder sogar schädigen. Dies bietet Herstellern von veterinärmedizinischen Behandlungen oder Pflegeprodukten eine weitere Möglichkeit, die Wirksamkeit und Verträglichkeit ihrer Produkte mit genauen Ergebnissen zu testen.
Seit 2013 führt ein EU-Verbot von Tierversuchen für neu auf den Markt kommende Kosmetikprodukte zu einer wachsenden Nachfrage nach Alternativmethoden. Erste Hersteller veterinärmedizinischer Behandlungs- und Pflegeprodukte haben bereits ihr Interesse an dem Vollhautäquivalent bekundet.
In der nächsten Projektstufe wird das Fraunhofer-Team das Angebot an Vollhautäquivalenten auf verschiedene Hunderassen erweitern. Geplant ist auch die Entwicklung von Hautmodellen für Pferde und Katzen.