Das Verbundprojekt SysToxChip beschäftigt sich mit dem Thema Arzneimittelsicherheit. Im Rahmen des Projektes sollen neue Verfahren für die individuelle, Patienten-bezogene Überprüfung der Sicherheit von Arzneimitteln entwickelt werden. Ziel des Projektes ist es, mit Hilfe von systembiologischen Methoden geeignete Reporter-Systeme zu entwickeln und zu evaluieren, die später für die individualisierte Erfassung von giftigen Wirkungen bzw. Nebenwirkungen von Arzneimitteln genutzt werden können. Dazu soll ein diagnostischer, mikro-fluidischer Multiorgan-Chip entwickelt werden. Dieser Chip beruht auf Patienten-spezifischen Stammzellen. Auf diese Weise sollen individuelle Risiken für die Schädigung von Leber und Niere erfasst und leberfunktionsabhängige toxische Wirkungen auf individueller Basis untersucht werden. Die zu entwickelnden Technologien werden die Grundlage für klinisch-diagnostische Tests im Chipformat bieten.

Es ist geplant, patientenspezifische Leber- und Nierenzellen aus ethisch unbedenklichen Stammzellen – den sogenannten induzierbaren pluripotenten Stammzellen (iPS) – herzustellen. Diese werden mit DNA-Konstrukten transfiziert, die eine quantitative Messung der Aktivierung von Stress-spezifischen Zielgenen mit Hilfe fluoreszierender Reportergene erlauben. Anschließend sollen diese auf einem Mikrochip kultiviert werden. Auf dem Mikrochip sind die beiden Zelltypen hintereinander in Kammern angeordnet, die mit Kanälchen miteinander verbunden sind und mit Flüssigkeit in einem zirkulären System durchspült werden, die den zu untersuchende Wirkstoff enthält. Der Effekt des Wirkstoffs und seiner Abbauprodukte auf Nieren- und Leberzellen wird durch die inserierten Stress-Reporter-Konstrukte anhand einer Biolumineszenz-Reaktion detektiert. Die spezifische Versuchsanordnung erlaubt es dann, etwaige toxische Nebenwirkungen eines Arzneimittels in einem physiologisch-relevanten System zu untersuchen.