Evaluation wundheilungsfördernder Therapieoptionen durch In-vitro-Prüfung an Zellkulturmodellen

Weber, Christian

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Evaluation und Charakterisierung eines Modells zur Nachbildung regenerativer Effekte von Arzneistoffen und topischen Arzneistoffzubereitungen in vivo. Nachdem die zu Beginn der Arbeit evaluierten Monolayer sich als nicht geeignet erwiesen Effekte eines Modellarzneistoffs in vitro abzubilden, wurde das organotypische Hautäquivalent näher charakterisiert um als Regenerationsmodell zu dienen. Hierzu wurden zwei zelluläre Assays eingesetzt. Neben dem klassischen MTT-Test wurde ein die ATP-Konzentration messender Lumineszenzassay eingesetzt, der für die Anwendung an einem dreidimensionalen Gewebe zuvor adaptiert werden musste. Als zusätzliche Methode zur Auswertung des Regenerationsmodells wurde eine histologische Analyse aufgenommen. Im Rahmen von vierarmigen Studien, die das Setzen oder das Auslassen einer chemischen Vortraumatisierung sowie die anschließende Behandlung mit einem Verum oder einem Placebo kombinierten, wurden zunächst zwei Modellarzneistoffe, Dexpanthenol sowie Becaplermin (als Gel) untersucht, bevor auch Epoetin beta und ein wirkstofffreies Hydrogel untersucht wurden. Nachdem das Regenerationsmodell die in vivo auftretenden wundheilungsfördernden Eigenschaften von Dexpanthenol und Becaplermin in vitro abbilden konnte und auch die Metabolisierung des Prodrugs Dexpanthenol als gesichert gelten konnte, konnte von der prinzipiellen Eignung der Methode ausgegangen werden. Die Studien machten deutlich, dass wie bei anderen Modellen auch bestimmte Limitierungen bestehen, die die Aussagekraft des Modells begrenzen. Sofern Fragestellungen stets im Rahmen einer einzelnen Charge von organotypischen Hautäquivalenten geprüft werden können und sofern davon ausgegangen werden kann, dass sich die pharmakologische Zielstruktur des zu prüfenden Wirkstoffs auch im simplifizierten Regenerationsmodell wiederfindet, kann das organotypische Hautkonstrukt als interessantes Screeningwerkzeug dienen.

It was the aim of this work to evaluate and to characterize a model for reproducing regenerative in vivo effects of active pharmaceutical ingredients and topical preparations thereof. After a first attempt to mimic effects in vitro had failed by using monolayer cultures for the assessment of an exemplary active ingredient, an organotypic artificial skin construct was characterized in order to be used as a model for regeneration. In order to do so two different cellular assays were selected. Apart from the classical MTT test a luminescence assay was used that was able to measure the concentration of ATP and that had to be adapted for the application in three-dimensional tissues. Histological analysis served as an additional method for evaluating the regeneration model. In a first step, two exemplary active pharmaceutical ingredients, dexpanthenol and becaplermin (as a hydrogel), were assessed in a study design with four different treatment groups in order to assure data recording controlled by placebo, with and without prior chemical traumatization. In a second step epoetin beta and a hydrogel without active ingredient were assessed. The regeneration model was capable of displaying the clinically known wound healing effects in vitro. Because it was also assured that the prodrug dexpanthenol was metabolized by the artificial skin constructs, the model was assumed to be suitable in principle. It became clear that similar to other models limitations regarding the explanatory power apply. In case that a certain question has to be answered by using the proposed model, it is suggested to use a single batch of artificial skin constructs. The regeneration model might be an interesting screening tool if the pharmacological target of an active ingredient is incorporated within the simplified model.

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Weber, Christian: Evaluation wundheilungsfördernder Therapieoptionen durch In-vitro-Prüfung an Zellkulturmodellen. 2009.

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