Laborjournal 2018-01/02

| 1-2/2018 50 Wirtschaft „Nach 27 Semestern konnte ich meine MD- PhD-Arbeit kürzlich endlich einreichen, un- glaublich nicht?” Patrick Kugelmeier ist nicht einer dieser ehrgeizigen Wissenschaftler, die auf der Überholspur mit ausgefahrenen Ellbogen auf den Nobelpreis zusteuern. Ein Faulenzer? Im Gegenteil: Während diesen fast 14 Jahren war der Schweizer nicht nur Doktorand sondern diemeiste Zeit als Chirurg tätig – zuletzt mit Spezialisierung auf Unfälle und als Oberarzt imKantonsspitalWinterthur, wo er für eine halbeMillionMenschen zustän- dig war und in dieser Funktion einige Leben rettete. Und fast nebenbei hat er noch eine Firma gegründet. Das Ziel: 3D-Zellkulturen sol- len in den schönsten Löchern der Welt wach- sen dürfen. Welch anspruchsvolle Wesen Zellen so sind, erfuhr Kugelmeier bereits in seiner Ar- beit für das Staatsexamen. Er assistierte bei der Transplantation von Inselzellen der Bauch- speicheldrüse – und tat das bis vor Kurzem noch immer. Anstatt bei Diabetikern die ganze Bauch- speicheldrüse zu transplantieren, werden oft nur die Insulin-sekretierenden Langerhans-In- seln extrahiert – winzige Erbsen, die dann in die Blutbahnen der Leber injiziert werden, wo sie steckenbleiben und das Hormon hoffent- lich ein Leben lang produzieren. Nur: Sind die Inseln zu groß, sterben die Zellen im Innern der Inseln an Sauerstoffmangel (Hypoxie).Wie sehr der Erfolg der Transplantation von der Kleinheit der Zellkügelchen abhängt, konn- ten Kugelmeier und seine Kollegen vor gut zehn Jahren zeigen ( Diabetes 56: 594-603). Besser als hängende Tropfen Könnteman die Inseln verkleinern und de- ren Größe standardisieren, wäre die gefähr- liche und teure Transplantation der ganzen Bauchspeicheldrüse hinfällig, so derTraumdes Transplantationsmediziners. Die kleinen Orga- noide könnten vielleicht einmal aus Stamm- zellen oder vereinzelten Inselzellen des Spen- ders hergestellt werden. In hängenden Trop- fen geht das bereits – nur nicht in der benö- tigten Menge. „Eine Million hängende Trop- fen zu pipettieren, das geht einfach nicht”, so Kugelmeier. „Scalability” ist deshalb eines von Kugelmeiers liebsten Schlagwörtern. Trotz fehlender Scalability sind die hän- genden Tropfen aber gegenwärtig das Non­ plusultra. Denn die Zellen berühren keine Oberflächen, sondern nur sich selbst. Der Platzhirsch für diese Technologie ist die Fir- ma Insphero (siehe Laborjournal 11/2011). Sie verkauft 96er-Platten, bei denenMediumund Zellen einfach in kleine Doppeltrichter pipet- tiert werden, wo dieTropfen dann hängenblei- ben. Nur: Für eine Bauchspeicheldrüse bräuch- te es 10.000 solcher Platten. Was in 3D bisher viel zu aufwendig ist, will in 2D aber einfach nicht richtig klappen. So zeigt der Doktorand Bilder aus seinen Experi- menten für seine Arbeit über die Differenzie- rung von Stammzellen: zum Beispiel von em- bryonalenMausstammzellen. Auf den flachen Plastikböden bilden diese zwar auch Kügel- chen, die sind aber unregelmäßig und vor al- lem:„Es gibt immer welche, die sich differen- zieren.”Zellen sind schon heikle kleineWesen, wie Kugelmeier schmerzhaft erfahren muss- te. Um die unkontrollierte Differenzierung zu verhindern, brauchten die Schweizer schließ- lich„einen Schritt von 2D zu 3D”. Das Runde muss ins Eckige Da kam der Laborleiter der Inselzelltrans- plantationen am Universitätsspital Zürich Richard Züllig auf die Idee, die Zellen in Kul- turplattenmit Vertiefungen zu kultivieren, wo sich immer gleich viele Zellen sammeln kön- nen. Die Löcher haben die Formquadratischer Pyramiden, damit dazwischen keine Zellen lie- gen bleiben. Insgesamt 750 pyramidale Ver- tiefungen passen in das Well einer 24er-Plat- te – Scalability eben! Doch Kugelmeier wusste umdie Empfind- lichkeit der Stammzellen auf die eckige Geo- metrie und unterschiedlichen Druck. Seine In- tuition sagte, es muss rund sein, denn die Zel- Der Chirurg Patrick Kugelmeier wollte einheitliche Zellkügelchen herstellen. Doch weil seine Experimente scheiterten, entwickelte er seine eigene Kulturplatte, die er patentierte und nun in die ganze Welt verkaufen möchte. Eine der längsten PhDs der Welt Firmengründerporträt: Kugelmeiers AG (Zollikerberg) Patrick Kugelmeier: Nach 27 Semestern endlich die Doktorarbeit eingereicht . Das Prinzip imModell: Die Zellen gleiten in quadratische, abgerundete „Pyrami- den-Löcher“ und bilden jedes Mal gleich große Kügelchen.

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