Die Entwicklung neuer Medikamente gegen Lungenerkrankungen ist kompliziert. Viele klinische Studien, die neue Wirkstoffe erproben, scheitern, weil Labormodelle die menschliche Lunge und die äußeren Einflüsse, denen sie ausgesetzt ist, nicht genau genug abbilden können. So kommt es immer wieder vor, dass Substanzen, die im Laborversuch vielversprechend aussahen, im Praxistest versagen. Forschende von Helmholtz Munich arbeiten deshalb an einem Weg, um neue Behandlungsansätze schneller zu erkennen. Dazu kombinieren sie Erkenntnisse der Einzelzellanalyse von Lungengewebeproben mit experimentellen Ergebnissen aus Laborversuchen.
Dünne Gewebescheiben für die Forschung
Die Forschenden nutzen Präzisionsschnitt-Lungengewebeproben, die von Menschen mit Lungenerkrankungen stammen. Die Proben wurden im Rahmen notwendiger Operationen bei erkrankten Personen entnommen und in sehr dünne Scheiben geschnitten. Diese Methode hat den einzigartigen Vorteil, dass die Proben alle Zelltypen, die natürlicherweise in der Lunge vorkommen, enthalten. Außerdem bleibt die ursprüngliche dreidimensionale Struktur des Gewebes bestehen. Die Präzisionsschnitt-Lungengewebeproben können für Laborversuche genutzt werden – zum Beispiel für die Erprobung neuer Wirkstoffe.
Zellaktivitäten in Gewebeproben beobachten
Das Wissenschaftsteam von Helmholtz Munich führte nun eine Einzelzell-Analyse von Präzisionsschnitt-Lungengewebeproben durch. Diese zeigt unter anderem die Aktivität der Gene in den einzelnen Lungenzellarten und wie sich bestimmte Zellaktivitäten verändern, wenn das Gewebe im Labor mit Wirkstoffen behandelt wurde.
Das Forschungsteam erprobte ihre Methode mit Gewebeproben von Personen mit Lungenfibrose, bei denen in Laborversuchen verschiedene antifibrotische Medikamente angewendet wurden. Nun arbeitet es daran, die Analysen in einem großen Maßstab durchzuführen. Dadurch wollen sie mehr über die Regulierung des Lungengewebes bei Gesundheit und Krankheit erfahren und ein experimentelles Modell für die Prüfung von Medikamenten direkt im menschlichen Lungengewebe zu entwickeln. Dies könnte die Entwicklung neuer Therapien erheblich beschleunigen.
Quellen:
- Accelerating Drug Development for Lung Diseases: New Insights from Single-Cell Genomics. Pressemeldung von Helmholtz Munich vom 6.12.2023
- Lang, N.J. et al.: Ex vivo tissue perturbations coupled to single-cell RNA-seq reveal multilineage cell circuit dynamics in human lung fibrogenesis. In: Science Translational Medicine 2023, 15 (725), doi: 10.1126/scitranslmed.adh0908
