0:00:00.688,0:00:04.185 Wir stehen heute in der Medizin[br]vor einer globalen Herausforderung: 0:00:04.197,0:00:10.297 Die Forschung und Entwicklung [br]neuer Medikamente 0:00:10.297,0:00:14.591 ist zu kostspielig, zu zeitaufwendig 0:00:14.591,0:00:18.120 und führt häufig zu nichts. 0:00:18.120,0:00:20.420 Das System funktioniert einfach nicht. 0:00:20.420,0:00:25.971 In der Folge bleiben Patienten dringend[br]notwendige neue Therapien versagt. 0:00:25.979,0:00:29.707 Ihre Krankheiten[br]können nicht behandelt werden. 0:00:29.707,0:00:32.790 Trotzdem geben wir anscheinend [br]immer mehr Geld aus. 0:00:32.790,0:00:36.886 Pro Milliarde, die wir in Forschung [br]und Entwicklung stecken, 0:00:36.886,0:00:40.715 werden heute weniger [br]neue Medikamente zugelassen. 0:00:40.715,0:00:43.932 Also mehr Geld [br]für weniger Medikamente. Hm! 0:00:43.932,0:00:45.852 Was ist da los? 0:00:45.852,0:00:48.447 Hier spielen viele Faktoren eine Rolle. 0:00:48.447,0:00:53.748 Einer der wichtigsten, denke ich,[br]sind unsere derzeitigen Testinstrumente. 0:00:53.748,0:00:56.948 Tests sollen zeigen, [br]ob ein Arzneimittel funktioniert. 0:00:56.948,0:01:00.287 Sie prüfen, ob es wirksam und sicher ist, 0:01:00.287,0:01:03.995 bevor die klinische Prüfung[br]am Menschen beginnt. 0:01:03.995,0:01:05.806 Diese Tests versagen. 0:01:05.806,0:01:09.034 Sie sagen nicht vorher, [br]was im Menschen geschehen wird. 0:01:09.037,0:01:13.771 Für die Tests stehen uns im Wesentlichen[br]zwei Instrumente zur Verfügung: 0:01:13.771,0:01:17.812 Zellen in der Petrischale [br]und Tierversuche. 0:01:17.812,0:01:21.382 Beschäftigen wir uns zuerst [br]mit den Zellen in der Petrischale. 0:01:21.382,0:01:24.535 Solange die Zellen im Körper sind, [br]funktionieren sie bestens. 0:01:24.535,0:01:27.510 Reißen wir sie aber [br]aus dieser Umgebung heraus, 0:01:27.510,0:01:31.134 geben sie in eine Petrischale[br]und erwarten, dass sie funktionieren -- 0:01:31.134,0:01:33.067 was dann? Es klappt nicht. 0:01:33.067,0:01:35.119 Sie mögen die neue Umgebung nicht. 0:01:35.119,0:01:38.691 Denn sie ist völlig anders [br]als der menschliche Körper. 0:01:38.717,0:01:41.118 Und wie steht es mit den Tierversuchen? 0:01:41.118,0:01:46.373 Tiere liefern uns äußerst [br]nützliche Informationen. 0:01:46.373,0:01:50.254 Sie vermitteln uns, was in einem[br]komplexen Organismus geschieht. 0:01:50.254,0:01:53.301 Wir erhalten einen besseren Einblick[br]in biologische Vorgänge. 0:01:53.301,0:01:57.599 Allerdings sagt das Tiermodell [br]oftmals nicht vorher, 0:01:57.619,0:02:02.815 was in einem Menschen abläuft, wenn[br]er ein bestimmtes Arzneimittel einnimmt. 0:02:03.775,0:02:05.980 Darum brauchen wir [br]bessere Testinstrumente. 0:02:05.980,0:02:07.943 Wir brauchen menschliche Zellen. 0:02:07.943,0:02:09.798 Und wir brauchen Möglichkeiten, 0:02:09.798,0:02:12.483 sie außerhalb des Körpers[br]gedeihen zu lassen. 0:02:12.483,0:02:14.980 Unser Körper ist eine dynamische Umgebung. 0:02:14.980,0:02:16.820 Wir sind immer in Bewegung. 0:02:16.820,0:02:19.011 Und daran haben unsere Zellen teil. 0:02:19.011,0:02:21.770 Der Körper bildet [br]ein dynamisches Umfeld. 0:02:21.770,0:02:25.085 Auf die Zellen wirken ständig [br]mechanische Kräfte ein. 0:02:25.085,0:02:28.591 Wenn Zellen außerhalb [br]des Körpers gedeihen sollen, 0:02:28.591,0:02:31.246 müssen wir zu Zellarchitekten werden. 0:02:31.246,0:02:35.730 Wir müssen für die Zellen[br]eine "Wohlfühlumgebung" entwickeln 0:02:35.730,0:02:39.111 und ihnen einen angenehmen [br]"Zweitwohnsitz" bauen. 0:02:39.111,0:02:42.145 Genau das haben wir[br]am Wyss Institute gemacht. 0:02:42.173,0:02:45.197 Das Ergebnis nennen wir "Organchip". 0:02:45.197,0:02:46.988 Hier habe ich einen. 0:02:46.988,0:02:50.093 Toll, oder? Und ziemlich unglaublich. 0:02:50.093,0:02:56.523 In meiner Hand halte ich eine lebendige,[br]atmende menschliche Lunge auf einem Chip. 0:02:57.531,0:03:01.529 Das ist nicht nur schön, sondern [br]es birgt auch enorme Möglichkeiten. 0:03:01.529,0:03:05.308 In diesem kleinen Chip [br]haben wir lebende Zellen. 0:03:05.308,0:03:10.718 Sie interagieren in einer dynamischen [br]Umgebung mit verschiedenen Zelltypen. 0:03:10.769,0:03:14.588 Viele Forscher haben versucht,[br]im Labor Zellen zu züchten. 0:03:14.588,0:03:20.115 Sie verfolgten unterschiedlichste Ansätze[br]und züchteten sogar kleine Mini-Organe. 0:03:20.142,0:03:22.111 Uns geht es um etwas anderes. 0:03:22.111,0:03:24.412 Wir wollen auf dem Chip 0:03:24.412,0:03:28.903 ein kleinstmögliches[br]Funktionselement bauen, 0:03:28.903,0:03:31.713 mit der biochemischen Umgebung, 0:03:31.713,0:03:34.613 den Funktionen[br]und mechanischen Beanspruchungen, 0:03:34.613,0:03:37.875 die den Zellen[br]vom Körper her vertraut sind. 0:03:37.875,0:03:40.717 Wie das möglich ist, [br]zeige ich Ihnen jetzt. 0:03:40.717,0:03:44.901 Wir nutzen Techniken aus der [br]Computerchip-Fertigung 0:03:44.984,0:03:47.369 und stellen Chips in einer Größe her, 0:03:47.369,0:03:50.114 die für Zellen und [br]ihre Umgebung sinnvoll ist. 0:03:50.114,0:03:52.141 Es gibt drei Strömungskanäle. 0:03:52.141,0:03:55.853 In der Mitte befindet sich [br]eine flexible poröse Membran, 0:03:55.853,0:03:59.636 auf die wir menschliche Zellen[br]aufbringen können, z. B. aus der Lunge. 0:03:59.640,0:04:03.517 Darunter befinden sich Kapillarzellen,[br]also Zellen aus unseren Blutgefäßen. 0:04:03.535,0:04:07.905 Dann lassen wir auf den Chip [br]mechanische Kräfte einwirken. 0:04:07.915,0:04:10.874 Sie dehnen die Membran [br]und ziehen sie zusammen. 0:04:10.884,0:04:12.900 Dadurch unterliegen die Zellen 0:04:12.900,0:04:16.876 denselben mechanischen Kräften[br]wie beim Atmen. 0:04:16.876,0:04:19.874 Sie erleben diese Kräfte [br]genauso wie im Körper. 0:04:19.874,0:04:22.274 Durch den oberen Kanal fließt Luft 0:04:22.274,0:04:27.473 und durch den Blutkanal leiten wir [br]eine Flüssigkeit mit Nährstoffen. 0:04:28.672,0:04:32.934 Der Chip ist wunderbar.[br]Aber wozu ist er eigentlich gut? 0:04:32.934,0:04:37.005 Diese kleinen Chips leisten[br]wirklich Unglaubliches. 0:04:37.006,0:04:38.512 Sehen Sie sich das einmal an. 0:04:38.512,0:04:41.143 Wir ahmen z. B. eine Infektion nach 0:04:41.143,0:04:47.689 und bringen in die Lunge Bakterienzellen[br]und menschliche weiße Blutkörperchen ein. 0:04:47.689,0:04:51.440 Weiße Blutkörperchen sind die Körperabwehr[br]gegen eindringende Bakterien. 0:04:51.440,0:04:55.039 Wenn sie eine infektionsbedingte [br]Entzündung erkennen, 0:04:55.049,0:04:59.506 treten sie vom Blut in die Lunge über[br]und umschließen die Bakterien. 0:04:59.506,0:05:01.759 Sie erleben dieses Geschehen [br]gleich live mit -- 0:05:01.759,0:05:05.069 in einer menschlichen Lunge [br]auf einem Chip. 0:05:05.069,0:05:08.612 Damit Sie die weißen Blutkörperchen [br]sehen können, haben wir sie markiert. 0:05:08.612,0:05:12.143 Wenn die Blutkörperchen die Infektion [br]erkennen, heften sie sich an. 0:05:12.170,0:05:18.177 Sie versuchen, vom Blutkanal aus[br]auf die Seite der Lunge zu gelangen. 0:05:18.177,0:05:25.296 Wir können ein einzelnes[br]weißes Blutkörperchen sichtbar machen. 0:05:25.296,0:05:30.112 Es heftet sich an, es windet sich[br]durch Zellschichten und die Pore hindurch. 0:05:30.157,0:05:32.488 Dann kommt es[br]auf der anderen Membranseite heraus. 0:05:32.508,0:05:37.343 Da frisst es die grün markierte Bakterie. 0:05:37.362,0:05:40.366 Durch diesen winzigen Chip [br]wurden Sie gerade zu Augenzeugen 0:05:40.366,0:05:45.487 einer der grundlegendsten[br]Reaktionen des Körpers auf eine Infektion. 0:05:45.504,0:05:49.044 Das ist unsere Immunreaktion. 0:05:49.864,0:05:51.675 Sehr spannend! 0:05:51.675,0:05:54.018 Ich möchte Ihnen jetzt dieses Bild zeigen. 0:05:54.018,0:05:56.656 Nicht nur, weil es schön ist. 0:05:56.656,0:05:59.833 Es sagt auch sehr viel darüber aus, 0:05:59.833,0:06:02.850 was die Zellen[br]in den Chips eigentlich tun. 0:06:02.850,0:06:07.148 Wir sehen hier Zellen aus den feineren[br]Verzweigungen der Lungen. 0:06:07.168,0:06:11.433 Sie besitzen haarförmige Strukturen,[br]wie sie in der Lunge zu erwarten sind. 0:06:11.433,0:06:15.293 Das sind die Flimmerhärchen,[br]die Schleim aus der Lunge hinausbefördern. 0:06:15.293,0:06:16.832 Genau. Schleim - igitt! 0:06:16.832,0:06:19.272 Aber Schleim ist sehr wichtig. 0:06:19.272,0:06:23.293 Schleim fängt kleine Teilchen, Viren[br]und potenzielle Allergene ein 0:06:23.312,0:06:27.143 und die kleinen Flimmerhärchen[br]transportieren den Schleim ab. 0:06:27.163,0:06:32.045 Werden sie z. B. durch Zigarettenrauch[br]geschädigt, funktionieren sie nicht gut. 0:06:32.045,0:06:34.582 Dann kann der Schleim[br]den Körper nicht verlassen. 0:06:34.582,0:06:38.119 Erkrankungen wie Bronchitis [br]können die Folge sein. 0:06:38.119,0:06:40.766 Die Flimmerhärchen [br]und der Abtransport von Schleim 0:06:40.766,0:06:45.227 spielen auch bei schweren Krankheiten [br]wie Mukoviszidose eine Rolle. 0:06:45.227,0:06:48.877 Doch jetzt -- dank der Funktionen, [br]die in diesen Chips stecken -- 0:06:48.877,0:06:52.881 können wir mögliche neue [br]Behandlungen erforschen. 0:06:52.891,0:06:55.066 Der Lungenchip hat uns aber nicht genügt. 0:06:55.066,0:06:56.950 Es gibt auch einen Darmchip. 0:06:56.950,0:06:58.980 Hier sehen Sie einen. 0:06:58.980,0:07:03.936 In den Darmchip haben wir[br]menschliche Darmzellen gesteckt. 0:07:03.936,0:07:06.938 Wie im Darm unterliegen sie[br]einer ständigen Bewegung, 0:07:06.948,0:07:10.139 die langsam durch die Zellen fließt. 0:07:10.139,0:07:16.917 Wir können viele Funktionen[br]des menschlichen Darms nachahmen. 0:07:16.917,0:07:20.444 Jetzt können wir Modelle [br]von Krankheiten entwickeln, 0:07:20.444,0:07:23.974 z. B. ein Modell des Reizdarmsyndroms. 0:07:23.976,0:07:26.927 Von dieser Krankheit sind [br]sehr viele Menschen betroffen. 0:07:26.927,0:07:29.459 Sie vermindert [br]die Lebensqualität erheblich. 0:07:29.459,0:07:32.831 Doch es gibt kaum gute Therapien. 0:07:33.771,0:07:40.875 Aktuell arbeiten wir in unseren Laboren[br]an vielen unterschiedlichen Organchips. 0:07:40.876,0:07:45.815 Die eigentliche Stärke [br]dieser Technologie liegt darin, 0:07:45.815,0:07:49.435 dass wir die Chips[br]miteinander verbinden können. 0:07:49.435,0:07:55.922 Durch die Zellen fließt eine Flüssigkeit[br]und verbindet unterschiedliche Chips 0:07:55.922,0:08:00.433 zu einem sogenannten [br]virtuellen Menschen auf einem Chip. 0:08:00.433,0:08:03.075 Jetzt wird es richtig spannend! 0:08:03.075,0:08:07.649 Wir werden auf den Chips nie [br]einen ganzen Menschen nachbauen. 0:08:07.649,0:08:09.499 Wir haben nur das Ziel, 0:08:09.499,0:08:13.489 genügend Funktionen[br]des Organismus nachzubilden, 0:08:13.489,0:08:18.149 um besser vorhersagen zu können, [br]was im Menschen abläuft. 0:08:18.149,0:08:24.150 Damit können wir z. B. die Wirkung[br]von Sprühmedikamenten erforschen. 0:08:24.150,0:08:27.270 Das betrifft Menschen wie mich, [br]die ein Asthmaspray inhalieren. 0:08:27.270,0:08:30.326 Wir können erforschen, [br]wie es in die Lunge gelangt, 0:08:30.326,0:08:31.858 wie es in den Körper übertritt 0:08:31.858,0:08:34.070 und wie es sich[br]z. B. auf das Herz auswirkt. 0:08:34.070,0:08:37.144 Verändert es den Herzschlag?[br]Ist es toxisch? 0:08:37.144,0:08:39.133 Wird es von der Leber abgebaut? 0:08:39.133,0:08:43.395 Wird es in der Leber verstoffwechselt?[br]Wird es über die Nieren ausgeschieden? 0:08:43.395,0:08:48.273 Wir können die dynamischen Reaktionen [br]des Körpers auf Medikamente erforschen. 0:08:48.273,0:08:51.597 Dies könnte wirklich[br]eine Revolution auslösen. 0:08:51.597,0:08:54.534 Es würde nicht nur [br]die Pharmaindustrie verändern. 0:08:54.534,0:08:59.587 Auch viele weitere Branchen würden [br]profitieren, z. B. die Kosmetikbranche. 0:08:59.587,0:09:03.419 Wir entwickeln im Labor [br]gerade einen Hautchip, 0:09:03.419,0:09:04.890 mit dem wir prüfen können, 0:09:04.890,0:09:07.768 ob Sie die Inhaltsstoffe Ihrer Produkten 0:09:07.768,0:09:10.396 gefahrlos auf Ihre Haut auftragen können. 0:09:10.396,0:09:12.676 Ganz ohne Tierversuche. 0:09:12.676,0:09:16.603 Wir könnten testen,[br]wie sicher die Chemikalien sind, 0:09:16.603,0:09:19.167 denen wir in der Umwelt [br]täglich ausgesetzt sind, 0:09:19.167,0:09:22.448 z. B. Chemikalien handelsüblicher [br]Haushaltsreiniger. 0:09:22.458,0:09:26.050 Weitere Einsatzgebiete[br]der Organchips wären etwa 0:09:26.050,0:09:31.059 Bioterrorismus oder Strahlenbelastung. 0:09:31.070,0:09:36.231 Wir könnten damit ein besseres [br]Verständnis tödlicher Krankheiten 0:09:36.231,0:09:41.392 wie Ebola und SARS gewinnen. 0:09:41.392,0:09:46.554 Organchips könnten die Durchführung[br]klinischer Studien verändern. 0:09:46.568,0:09:51.315 Momentan sind die durchschnittlichen [br]Teilnehmer klinischer Studien genau das: 0:09:51.315,0:09:52.855 durchschnittlich. 0:09:52.855,0:09:55.851 Vorwiegend mittleren Alters [br]und vorwiegend weiblich. 0:09:55.851,0:10:00.153 Sie finden nur wenige [br]klinische Studien an Kindern. 0:10:00.168,0:10:03.385 Trotzdem geben wir Kindern[br]täglich Medikamente, 0:10:03.385,0:10:07.296 obwohl die einzigen Daten [br]zur Sicherheit der Arznei 0:10:07.296,0:10:10.267 von Erwachsenen stammen. 0:10:10.267,0:10:11.999 Kinder sind nicht erwachsen. 0:10:11.999,0:10:15.022 Sie können anders reagieren [br]als Erwachsene. 0:10:15.032,0:10:19.314 Weitere Risikofaktoren sind genetische[br]Unterschiede in der Bevölkerung. 0:10:19.337,0:10:22.947 Darum können manche Bevölkerungsgruppen 0:10:22.947,0:10:26.557 stärker von schädlichen [br]Nebenwirkungen betroffen sein. 0:10:26.557,0:10:30.167 Stellen Sie sich vor, mit den Zellen[br]der verschiedenen Bevölkerungsgruppen 0:10:30.167,0:10:33.101 würden wir Chips nach [br]Bevölkerungsgruppe herstellen. 0:10:33.131,0:10:36.699 Das könnte die Durchführung [br]klinischer Studien dramatisch verändern. 0:10:36.699,0:10:40.060 Hier sehen Sie das Mitarbeiterteam. 0:10:40.060,0:10:46.177 Unsere Ingenieure, Zellbiologen und[br]Klinikärzte arbeiten zusammen. 0:10:46.677,0:10:50.007 Hier am Wyss Institute[br]sehen wir etwas Wunderbares -- 0:10:50.012,0:10:52.463 das Zusammenwirken[br]verschiedener Disziplinen. 0:10:52.473,0:10:58.823 Die Biologie beeinflusst [br]das Design und die Entwicklung. 0:10:58.835,0:11:00.288 Das ist sehr spannend. 0:11:00.288,0:11:03.612 Wir bauen Kooperationen [br]mit der Branche auf, 0:11:03.612,0:11:10.755 z. B. mit einem Unternehmen, das Know-how[br]in digitaler Massenfertigung beisteuert. 0:11:10.755,0:11:12.396 Diese Firma wird uns helfen, 0:11:12.396,0:11:15.958 statt eines solchen Chips[br]Millionen herzustellen, 0:11:15.958,0:11:20.261 damit wir sie möglichst vielen Forschern[br]an die Hand geben können. 0:11:20.270,0:11:24.486 Nur so können wir das Potenzial[br]dieser Technik voll ausschöpfen. 0:11:24.486,0:11:27.023 Jetzt möchte ich Ihnen [br]unser Testinstrument zeigen. 0:11:27.023,0:11:29.331 Zurzeit bauen die Ingenieure 0:11:29.331,0:11:32.039 einen Prototyp[br]dieses Instruments im Labor. 0:11:32.039,0:11:35.588 Das Gerät bietet uns [br]Steuerungsmöglichkeiten. 0:11:35.588,0:11:40.566 Die brauchen wir, um 10 oder mehr [br]Organchips miteinander zu verbinden. 0:11:40.566,0:11:42.795 Außerdem leistet es[br]noch etwas sehr Wichtiges: 0:11:42.795,0:11:45.639 Es ist einfach zu bedienen. 0:11:45.639,0:11:47.379 Zellbiologen wie ich 0:11:47.379,0:11:50.729 nehmen einfach einen Chip[br]und geben ihn in eine Kartusche, 0:11:50.729,0:11:52.879 wie bei dem Prototyp im Bild dort. 0:11:52.879,0:11:57.410 Ich schiebe die Kartusche ein, [br]wie eine CD, und schon geht's los. 0:11:57.410,0:12:00.009 Plug-and-play. Ganz einfach. 0:12:00.329,0:12:04.073 Malen wir uns damit einmal[br]die Zukunft aus. 0:12:04.102,0:12:07.735 Könnte ich Ihre Stammzellen nehmen[br]und auf einen Chip bannen, 0:12:07.755,0:12:10.564 oder auch Ihre Stammzellen, 0:12:10.564,0:12:14.373 dann wäre das ein Chip für Sie[br]ganz persönlich. 0:12:14.673,0:12:17.883 Wir alle in diesem Raum sind Individuen. 0:12:17.883,0:12:20.621 Und wegen unserer Individualität 0:12:20.621,0:12:26.373 können wir völlig unterschiedlich und[br]unvorhersehbar auf Medikamente reagieren. 0:12:27.210,0:12:32.548 Ich selbst hatte vor einigen Jahren [br]unerträgliche Kopfschmerzen. 0:12:32.548,0:12:35.801 Also probierte ich etwas Neues aus[br]und nahm Advil [Ibuprofen]. 0:12:35.811,0:12:40.126 15 Min. später war ich mit einem schweren [br]Asthmaanfall unterwegs zur Notaufnahme. 0:12:40.129,0:12:41.929 Offensichtlich war es nicht tödlich. 0:12:41.929,0:12:47.106 Doch manche Nebenwirkungen[br]von Medikamenten 0:12:47.106,0:12:49.133 können tatsächlich zum Tod führen. 0:12:49.133,0:12:51.182 Wie können wir das vermeiden? 0:12:51.182,0:12:55.462 Vielleicht gibt es eines Tages [br]einen Geraldine-Chip, 0:12:55.465,0:12:59.044 einen Danielle-Chip[br]und einen Chip für Sie. 0:12:59.067,0:13:01.595 Individualisierte Medizin. Vielen Dank. 0:13:01.605,0:13:04.499 (Applaus)