Entwicklung cornealer In-vitro-Modelle zur Identifizierung wundheilungsfördernder und antiinflammatorischer Eigenschaften humaner Serumaugentropfen

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung cornealer In-vitro-Modelle, um die wundheilungsfördernden und antiinflammatorischen Eigenschaften humaner allogener Serumaugentropfen, einer Therapieoption bei der Keratokonjunktivitis sicca (KCS), in präklinischen Studien zu untersuchen. Im ersten Teil der Arbeit ist ein reproduzierbares Wundheilungsmodell der KCS auf Basis eines Scratch-Assays in humanen cornealen Epithelzellen (HCE-T) etabliert worden. Dabei wurde das Modell im Hinblick auf die Scratch-Erzeugung, das Coating sowie die Serumkonzentrationen optimiert. Das Modell zeigte eine geringe Intralaborvarianz. Das Wundheilungsmodell wies Unterschiede in der Wirksamkeit der Serumproben in präklinischen Untersuchungen auf. Im zweiten Teil der Arbeit wurde ein in-vivo-nahes Entzündungsmodell der KCS erfolgreich in HCE-T Zellen etabliert. Es wurde durch Zytokin-Induktion mit Interleukin-1β und Tumornekrosefaktor-α (TNF α) die Genexpression der Matrix-Metalloprotease 9 (MMP9) erhöht und durch Serumzugabe wieder reduziert. Die Induktionsbedingungen wurden in der vorliegenden Arbeit systematisch mit Design of Experiments-Studien optimiert. Auch im Entzüdnungsmodell wurde allogenes Serum in präklinischen Assays auf seine antientzündliche Wirkung untersucht. Auf Proteinebene konnte die antientzündliche Serumwirkung bestätigt werden. Auch wurde das Entzündungsmodell an dynamische Bedingungen durch Überführung in ein mikrofluidisches System angepasst. Das Modell kann die physiologische Dynamik des Tränenfilms in vitro nachstellen. Im dritten Teil der Arbeit wurde das Entzündungsmodell zu einem Kokulturmodell erweitert durch Integration der monozytischen THP-1 Zelllinie in das bereits bestehende Hemicornea-Modell. Die THP-1 Zellen zeigten im Kollagengel und in Kokultur mit humanen corenalen Keratozyten (HCK) eine gute Viabilität. Im in-vivo-näheren Kokulturmodell war die MMP9-reduzierende Wirkung des Serums ebenfalls sichtbar. Somit konnte auch dieses Modell für die präklinische Untersuchung von Serumproben eingesetzt werden. Damit wurden in der vorliegenden Arbeit corneale In-vitro-Modelle zur Untersuchung allogener Serumaugentropfen als Tierversuchsersatzmodelle entwickelt.