HeartBeat.bio und Cubase Bio erhalten eine Million Euro für 3D-Analyse von Herzerkrankungen

Die österreichische HeartBeat.bio und das schwedische Genomics-Unternehmen Cubase Bio starten eine gemeinsame Forschungskooperation zur Entwicklung neuer Technologien für die kardiovaskuläre Wirkstoffforschung. Das Projekt FACTS-3D wird im Rahmen des Eurostars-Programms mit rund einer Million Euro gefördert. Die Partner wollen Herzorganoide mit dreidimensionaler räumlicher Transkriptomik verbinden und damit insbesondere Herzfibrose und Herzinsuffizienz genauer untersuchen.

Die nationale Förderung erfolgt über die schwedische Innovationsagentur Vinnova und die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft FFG. Hinzu kommt eine Kofinanzierung der Europäischen Union über Horizon Europe.

Zwei Technologien für ein gemeinsames 3D-Modell

Im Zentrum der Zusammenarbeit stehen die jeweiligen Technologien der beiden Unternehmen. HeartBeat.bio entwickelt eine Wirkstoffforschungsplattform auf Basis menschlicher Herzorganoide, den sogenannten Cardioids. Cubase Bio arbeitet dagegen an Technologien für dreidimensionale räumliche Transkriptomik.

Im Projekt "Fibrosis Analysis in Cardioids via Transcriptomic Spatial-mapping in 3D", kurz FACTS-3D, sollen beide Ansätze miteinander kombiniert werden. Das Ziel ist eine skalierbare Methode, mit der sich molekulare und zelluläre Mechanismen einer Myokardfibrose innerhalb dreidimensionaler menschlicher Herzmodelle untersuchen lassen.

Warum klassische 2D-Modelle an Grenzen stoßen

Die Entwicklung neuer Medikamente gegen Herzinsuffizienz bleibt trotz erheblicher Fortschritte in der kardiovaskulären Forschung schwierig. Nach Angaben der Unternehmen leben weltweit mehr als 64 Millionen Menschen mit einer Herzinsuffizienz.

Ein Problem liegt in den präklinischen Modellen. Tiermodelle und zweidimensionale Zellkulturen können die menschliche Biologie und insbesondere die räumlichen Interaktionen unterschiedlicher Zelltypen nur begrenzt abbilden. Auch etablierte Verfahren der räumlichen Transkriptomik arbeiten häufig mit dünnen Gewebeschnitten. Bei Organoiden geht dadurch jedoch ein Teil des dreidimensionalen Zusammenhangs verloren. Diesen Kontext wollen HeartBeat.bio und Cubase Bio erhalten.

Genaktivität innerhalb des gesamten Organoids

Cubase Bio entwickelt dafür eine Technologie, mit der sich Genexpression innerhalb vollständiger dreidimensionaler Gewebestrukturen untersuchen lässt.

Die Plattform soll dabei auf 96- und 384-Well-Platten skalierbar sein. Das ist insbesondere für die Wirkstoffforschung relevant, da sich dadurch größere Mengen von Organoiden und potenziellen Wirkstoffkandidaten parallel analysieren lassen sollen.

Die Art und Weise, wie sich Zellen dreidimensional organisieren, ist entscheidend dafür, wie eine Herzkammer aufgebaut ist, was bei einer Fibrose passiert und wie sich das Herz umbaut.

Malte Kühnemund, CEO Cubase

Die Forscher könnten damit nicht nur untersuchen, welche Gene aktiv sind, sondern auch, wo innerhalb des dreidimensionalen Gewebes bestimmte Veränderungen auftreten.

Fokus auf Myokardfibrose

Als erstes konkretes Krankheitsbild konzentriert sich FACTS-3D auf die Myokardfibrose. Dabei kommt es zu Veränderungen und Vernarbungen des Herzgewebes, die mit unterschiedlichen Formen der Herzinsuffizienz verbunden sein können. Durch die Kombination der Cardioids mit räumlicher Transkriptomik wollen die Unternehmen Krankheitsmechanismen genauer identifizieren und untersuchen, wie sich unterschiedliche Behandlungen auf einzelne Zellzustände und Gewebebereiche auswirken.

Langfristig könnten daraus auch neue Angriffspunkte für Medikamente entstehen. Für HeartBeat.bio erweitert sich dadurch der Einsatzbereich seiner Organoid-Plattform. Die Cardioids sollen künftig nicht nur zur phänotypischen Wirkstoffsuche eingesetzt werden, sondern auch dabei helfen, neue Krankheitsmechanismen und potenzielle Targets zu identifizieren und zu validieren.

Menschliche Herzmodelle für die Wirkstoffentwicklung

HeartBeat.bio positioniert seine Cardioid-Technologie als Alternative beziehungsweise Ergänzung zu klassischen präklinischen Modellen. Die dreidimensionalen Strukturen sollen relevante Eigenschaften menschlichen Herzgewebes im Labor nachbilden.

CEO Michael Krebs sieht in der Kombination mit der Technologie von Cubase Bio die Möglichkeit, Erkrankungen in einem physiologisch relevanteren menschlichen Kontext zu untersuchen und gleichzeitig die räumliche Information innerhalb des Gewebes zu erhalten. Damit adressiert die Kooperation einen größeren Trend in der Wirkstoffforschung: Präklinische Modelle sollen menschliche Erkrankungen möglichst realitätsnah darstellen und gleichzeitig ausreichend standardisierbar und skalierbar für industrielle Entwicklungsprozesse sein.

Eurostars finanziert internationale Entwicklung

Finanziert wird die Zusammenarbeit mit rund einer Million Euro aus dem Eurostars-Programm. Das Förderinstrument richtet sich an innovative kleine und mittelständische Unternehmen und unterstützt internationale Forschungs- und Entwicklungskooperationen.

Für FACTS-3D kommen die nationalen Mittel von Vinnova in Schweden und der FFG in Österreich, ergänzt durch europäische Mittel aus Horizon Europe. Die Förderung soll nun dabei helfen, aus der Kombination der beiden Technologien einen skalierbaren Ansatz für die Wirkstoffforschung zu entwickeln.

Vom 3D-Modell zum industriellen Screening

Entscheidend dürfte dabei vor allem die Skalierbarkeit werden. Dreidimensionale Organoide und räumliche Transkriptomik versprechen zwar detailliertere Einblicke als einfache Zellkulturen. Für die industrielle Arzneimittelentwicklung müssen solche Verfahren jedoch auch reproduzierbar, schnell und in größeren Stückzahlen einsetzbar sein. Genau deshalb ist die geplante Skalierung auf 96- und 384-Well-Formate relevant. Gelingt es, detaillierte räumliche Analysen mit entsprechendem Durchsatz zu verbinden, könnten Organoide stärker in systematische Screening- und Wirkstoffentwicklungsprozesse integriert werden.

Für HeartBeat.bio und Cubase Bio wird sich damit zeigen müssen, ob sich aus zwei technologisch anspruchsvollen Plattformen ein gemeinsamer Workflow entwickeln lässt, der nicht nur wissenschaftlich zusätzliche Erkenntnisse liefert, sondern auch Geschwindigkeit und Aussagekraft der industriellen Wirkstoffforschung verbessert.