Winzige Lungenmodelle aus dem Labor
Einem internationalen Forschungsteam ist es gelungen, auf einfache und kostengünstige Weise Lungengewebe im Labor zu züchten. Die sogenannten Organoide können künftig in der Erforschung von Lungenkrankheiten, der Medikamentenentwicklung oder der personalisierten Medizin eine wichtige Rolle spielen, so die Hoffnung der Forschenden. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift ‚American Journal of Physiology‘.
Organoide sind sich selbst organisierende dreidimensionale menschliche Zellsysteme, die im Labor aus Stammzellen gezüchtet werden. Solche Modelle von Lungengewebe gibt es bereits. Um diese herzustellen waren bislang jedoch viele Schritte notwendig. So mussten entnommene Zellen zunächst mittels komplizierter Methoden in einen Embryo-ähnlichen Zustand gebracht werden. Weiterhin war bisher die Außenseite des Lungengewebes mit seinen Flimmerhärchen (Zilien) in solchen Organoiden stets nach innen gerichtet und entsprach damit deutlich weniger dem natürlichen Vorbild.
Für die neue Methode kombinierten die Forschenden entnommene Lungenzellen mit nur zwei Botenstoffen, woraufhin sich die Organoide bildeten. Neu ist auch, dass das Gewebe eine dreidimensionale Struktur bildet, bei der sich die Flimmerhärchen auf der Oberfläche befinden, so wie es für Lungengewebe typisch ist.
Die neue Methode zur Züchtung von Lungengewebe sei einfach und kostengünstig und bilde wichtige biologische Aspekte gut ab, betonen die Forschenden. Ihrer Einschätzung nach könnten die neuen Organoide zukünftig in der Diagnose, in der Medikamentenentwicklung und in der Grundlagenforschung eingesetzt werden. Auch ein Ersatz zu Tierversuchen ist denkbar, denn bislang werden die Lungenentwicklung oder auch Lungenkrankheiten häufig in Tiermodellen untersucht.
Organoide für die individuelle Therapieplanung?
In weiteren Versuchen gelang es dem Forschungsteam auch, aus Zellen von Patient:innen mit Mukoviszidose (cystische Fibrose) Organoide zu züchten, die für die Krankheit charakteristische Veränderungen zeigten.
Die Vision der Forschenden ist es, diese individuellen Zellsysteme zukünftig für die personalisierte Medizin nutzbar zu machen. Denkbar wäre es zum Beispiel, das Gewebe einzelner Lungenpatient:innen im Labor zu züchten, um dann schon vorab zu prüfen, ob eine Therapie anschlägt oder nicht. Ob und wann dies möglich sein wird, steht allerdings noch nicht fest.
Quellen:
- Albert-Ludwigs-Universität Freiburg: Lungengewebe aus dem Labor. Pressemeldung vom 18.3.2022
- Boecking, C. A., Walentek, P. et al.: A simple method to generate human airway epithelial organoids with externally-oriented apical membranes. In: American Journal of Physiology. (2022) DOI: 10.1152/ajplung.00536.2020
