Bahnbrechende Studie: Erstmals "Mini-Organe" aus Fruchtwasser erzeugt
In der Spätschwangerschaft gesammelte Stammzellen läuten Fortschritte in der pränatalen Medizin ein
Dank eines bahnbrechenden Ansatzes, der von Forschern des UCL und des Great Ormond Street Hospital (GOSH) entwickelt wurde, kann die menschliche Entwicklung erstmals in der Spätschwangerschaft beobachtet werden, was die Möglichkeit eröffnet, angeborene Krankheiten vor der Geburt zu überwachen und zu behandeln.
Die Studie, die in Nature Medicine veröffentlicht wurde, dokumentiert das erste Mal, dass komplexe Zellmodelle, so genannte Organoide, aus menschlichen Stammzellen während einer aktiven Schwangerschaft gezüchtet wurden. Diese "Mini-Organe" behalten auch die biologischen Informationen des Babys bei.
Organoide bieten Forschern unschätzbare Werkzeuge, um zu untersuchen, wie Organe funktionieren, sowohl wenn sie gesund sind als auch wenn sie durch eine Krankheit beeinträchtigt werden.
Den Forschern zufolge werden die Stammzellorganoide die Überwachung der fötalen Entwicklung in der Spätschwangerschaft, die Modellierung des Krankheitsverlaufs und die Erprobung neuer Behandlungsmethoden für Krankheiten wie die kongenitale Zwerchfellhernie (CDH) erleichtern.
Bislang wurden Organoide aus adulten Stammzellen oder aus fötalem Gewebe nach der Geburt gewonnen. Die Vorschriften schränken auch ein, wann fötale Proben entnommen werden können. Im Vereinigten Königreich ist dies bis zu 22 Wochen nach der Empfängnis möglich, der gesetzlichen Grenze für einen Schwangerschaftsabbruch, aber in Ländern wie den USA ist die Entnahme fötaler Proben illegal.
Diese Beschränkungen haben bisher den Nutzen von Organoiden für die Untersuchung der normalen menschlichen Entwicklung nach der 22. Woche sowie von angeborenen Krankheiten zu einem Zeitpunkt eingeschränkt, zu dem es noch eine Möglichkeit zur Behandlung gibt.
Um diese Probleme zu überwinden, stellten Forscher des UCL und des GOSH die Hypothese auf, dass es möglich sein könnte, Organoide aus Stammzellen zu züchten, die in das Fruchtwasser übergegangen sind, das das Kind im Mutterleib umgibt und es während der Schwangerschaft schützt. Da das Kind während der Entnahme nicht berührt würde, könnten die Einschränkungen bei der Probenahme überwunden werden, und die Zellen würden die gleichen biologischen Informationen wie das Kind tragen.
In dieser Studie extrahierten und charakterisierten die Forscher lebende Zellen aus Fruchtwasserproben, die im Rahmen von Routinediagnoseuntersuchungen aus 12 Schwangerschaften entnommen wurden. Anschließend verwendeten sie die Einzelzell-RNA-Sequenzierung, um festzustellen, aus welchen Geweben diese Stammzellen stammen. Es gelang, Stammzellen aus Lunge, Niere und Darm zu extrahieren, aus denen Organoide gezüchtet wurden, die funktionelle Merkmale dieser Gewebetypen aufwiesen.
Dr. Mattia Gerli, Erstautor der Studie vom UCL Surgery & Interventional Science, sagte: "Die Organoide, die wir aus Fruchtwasserzellen hergestellt haben, weisen viele der Funktionen der Gewebe auf, die sie darstellen, einschließlich der Gen- und Proteinexpression. Sie ermöglichen es uns, die Vorgänge während der Entwicklung sowohl bei Gesundheit als auch bei Krankheit zu untersuchen, was bisher nicht möglich war. Wir wissen so wenig über die späte menschliche Schwangerschaft, daher ist es unglaublich spannend, neue Bereiche der pränatalen Medizin zu erschließen.
Um herauszufinden, wie die Organoide bei der Behandlung von angeborenen Krankheiten eingesetzt werden könnten, arbeitete das Team mit Forschern der KU Leuven in Belgien zusammen, um die Entwicklung von Babys mit CDH zu untersuchen, einer Erkrankung, bei der ein Loch im Zwerchfell dazu führt, dass Organe wie Darm und Leber in den Brustkorb verdrängt werden, was Druck auf die Lungen ausübt und ein gesundes Wachstum behindert.
Organoide von Säuglingen mit CDH wurden vor und nach der Behandlung mit Organoiden von gesunden Säuglingen verglichen, um die biologischen Merkmale der beiden Gruppen zu untersuchen. Wie erwartet, gab es signifikante Entwicklungsunterschiede zwischen den Organoiden von gesunden Kindern und den Organoiden von Kindern mit CDH vor der Behandlung. Die Organoide in der CDH-Gruppe nach der Behandlung waren jedoch den gesunden Organoiden sehr viel ähnlicher, was einen Hinweis auf die Wirksamkeit der Behandlung auf zellulärer Ebene gibt.
NIHR-Professor Paolo de Coppi, Hauptautor der Studie vom UCL Great Ormond Street Institute of Child Health und dem Great Ormond Street Hospital, sagte: "Dies ist das erste Mal, dass wir in der Lage sind, eine funktionelle Bewertung des angeborenen Zustands eines Kindes vor der Geburt vorzunehmen, was einen großen Fortschritt für die pränatale Medizin darstellt. Die Diagnose basiert normalerweise auf bildgebenden Verfahren wie Ultraschall oder MRT und genetischen Analysen.
"Wenn wir Familien mit einer pränatalen Diagnose treffen, können wir ihnen oft nicht viel über das Ergebnis sagen, weil jeder Fall anders ist. Wir behaupten nicht, dass wir das jetzt schon können, aber die Möglichkeit, funktionelle pränatale Organoide zu untersuchen, ist der erste Schritt, um eine detailliertere Prognose zu erstellen und in Zukunft hoffentlich wirksamere Behandlungen anbieten zu können.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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