Schalten Sie den Editor’s Digest kostenlos frei
Roula Khalaf, Herausgeberin der FT, wählt in diesem wöchentlichen Newsletter ihre Lieblingsgeschichten aus.
Wissenschaftler haben zum ersten Mal Organoide von Föten in der Spätschwangerschaft gezüchtet – ein Durchbruch, der die Überwachung und Behandlung angeborener Erkrankungen vor der Geburt erheblich erleichtern könnte.
Forscher des Great Ormond Street Hospital und des University College London extrahierten Stammzellen aus dem Fruchtwasser, das den Fötus während der Schwangerschaft umgibt. Diese Zellen entwickelten sich zu Organoiden – menschlichen Miniaturorganen – mit einem Durchmesser von etwa 1 mm, die die funktionellen Eigenschaften bestimmter Gewebe zeigten: Nieren, Lunge und Dünndarm.
Die Entdeckung, dass eine ausreichende Anzahl von Stammzellen in die Flüssigkeit gelangt, damit Wissenschaftler sie extrahieren und zu Organoiden heranwachsen lassen können, wird die Entwicklung pränataler Behandlungen vorantreiben, die gesunde Geburten gewährleisten, sagten die Forscher der Studie.
Aus Stammzellen gewonnene Organoide sind eines der am schnellsten wachsenden Gebiete der biomedizinischen Forschung. Von Minidärmen bis hin zu Minigehirnen werden Gewebe in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, die vom Screening experimenteller Medikamente bis zur Beurteilung der Behandlung einzelner Patienten reichen. Bevor Organoide ausgefallene Organe ersetzen oder ergänzen können, ist jedoch noch weitere Forschung erforderlich.
Die fetalen Befunde, die waren veröffentlicht in Nature Medicine am Montag, „wird es uns ermöglichen zu untersuchen, was während der Entwicklung sowohl in Bezug auf Gesundheit als auch Krankheit geschieht“. sagte Mattia Gerli, Stammzellbiologin am UCL. „Wir wissen so wenig über die Spätschwangerschaft beim Menschen, daher ist es unglaublich spannend, neue Bereiche der pränatalen Medizin zu erschließen.“
Im Experiment wurden Zellen von 12 Föten entnommen. Um die praktische Anwendung der Technologie zu demonstrieren, arbeiteten die Wissenschaftler mit Kollegen der KU Leuven, einer Universität in Belgien, an einem Modell für angeborene Zwerchfellhernien. CDH ist eine häufig tödlich verlaufende Krankheit, bei der der Darm und die Leber des Babys durch ein Loch im Zwerchfell in die Brust eindringen und einen starken Druck auf die Lunge ausüben.
Lungenorganoide, die von Föten mit CDH gezüchtet wurden, zeigten charakteristische Unterschiede zu denen von gesunden Schwangerschaften oder von Föten, deren Erkrankung durch eine pränatale Operation im Mutterleib erfolgreich behandelt worden war.
„Dies ist das erste Mal, dass wir eine funktionelle Beurteilung des angeborenen Zustands eines Kindes vor der Geburt durchführen konnten, was einen großen Fortschritt darstellt“, ergänzte Paolo de Coppi, Kinderchirurg am Great Ormond Street Hospital, diese Diagnose basierte normalerweise auf Magnetresonanz- oder Ultraschallbildgebung und genetischen Analysen.
Die Technik könne auf andere angeborene Erkrankungen des Darms, der Nieren oder der Lunge ausgeweitet werden, obwohl diese noch nicht experimentell getestet worden seien.
In vielen Ländern, darunter den USA und dem Vereinigten Königreich, ist es illegal, in den späteren Stadien der Schwangerschaft Zellen direkt von einem lebenden Fötus zu entnehmen, während für die pränatale Diagnose häufig Fruchtwasserproben entnommen werden.
Die Entwicklung der Organoide habe nach der Gewinnung der Stammzellen aus dem Fruchtwasser bis zu vier Wochen gedauert, sagte Gerli. Das gibt genügend Zeit, sie zu analysieren und die Ergebnisse zur Diagnose und Behandlung angeborener Anomalien anzuwenden.
Die Forscher warnten davor, dass die Technologie anhand von Daten aus größeren Studien validiert werden müsse: „Fruchtwasser-Organoide haben großes klinisches Potenzial, sind aber noch nicht reif für die Klinik und können zum jetzigen Zeitpunkt auch nicht zur Behandlung von Erkrankungen eingesetzt werden.“ sagte De Coppi.
Der Prozess sei nicht auf teure Spezialgeräte angewiesen und könne daher möglicherweise in großem Umfang in Entbindungskliniken eingesetzt werden, sagte Gerli: „Es erfordert sehr grundlegende Kenntnisse in der Zellkultur, die bereits allgemein verfügbar sind.“
Roger Sturmey, Professor für Reproduktionsmedizin an der Universität Hull, der nicht an dem Projekt beteiligt war, sagte, die Forschung habe den Weg für weitere Studien darüber geebnet, „wie Schlüsselorgane gebildet werden und ihre Funktion beim sich entwickelnden Fötus während der Schwangerschaft erfüllen, ohne dass dies erforderlich ist.“ Gewebe, das direkt einem Fötus entnommen wird – das normalerweise nur nach einem Schwangerschaftsabbruch verfügbar ist.“
Das UCL/GOSH-Projekt zur Herstellung gewebespezifischer fötaler Organoide unterscheidet sich von der Forschung in anderen Labors zur Erstellung vollständiger Modelle früher Embryonen aus Stammzellen.