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Medizin

Speiseröhre im Labor gezüchtet

Freitag, 21. September 2018

2 Monate altes menschliches Oesophagusorganoid, das aus pluripotenten Stammzellen biotechnologisch hergestellt wurde. Involucrin (grün) Cornulin (blau) /Cincinnati Children's
2 Monate altes menschliches Oesophagusorganoid, das aus pluripotenten Stammzellen biotechnologisch hergestellt wurde. Involucrin (grün) Cornulin (blau) /Cincinnati Children's

Cincinnati/Ohio – US-Forschern ist es gelungen, das Gewebe einer Speiseröhre im Labor zu züchten. Das Ziel ist allerdings nicht die Bereitstellung von Transplantaten. Die in Cell Stem Cell  vorgestellten Organoide sollen die Erforschung von Fehlbil­dungen und Erkrankungen des Ösophagus erleichtern (2018; doi: 10.1016/j.stem.2018.08.008).

Die Speiseröhre ist eine Muskelröhre, die Schlund und Magen verbindet, wobei die Nahrung durch peristaltische Bewegungen aktiv befördert wird. Zu den häufigen Erkrankungen gehört die angeborene Ösophagusatresie, bei der die Speiseröhre keine Verbindung zum Magen hat oder sogar in die Luftröhre mündet. Oder es besteht eine so starke Verengung (Stenose), dass die Nahrung den Magen nicht erreicht.

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Weitere Erkrankungen sind eine eosinophile Ösophagitis, bei der eine chronische allergieartige Entzündung die Speiseröhre verengt, oder die Barrett-Metaplasie, aus der sich ein Ösophagus-Karzinom entwickeln kann. Andere Erkrankungen sind die gastroösophageale Refluxkrankheit (GERD) oder die seltene Achalasie, bei der sich der untere Ösophagussphinkter nicht richtig öffnet.

Alle diese Erkrankungen können in Zukunft an kleinen Organoiden erforscht werden, die ein Team um Jim Wells vom Center for Stem Cell and Organoid Medicine (CuSTOM) am Cincinnati Children's Hospital aus Stammzellen gezüchtet hat. Dem CuSTOM war es zuvor bereits gelungen, Organoide von Magen, Dünndarm, Dickdarm und Leber zu züchten.

Die Organoide des Ösophagus entwickelten sich aus Stammzellen, nachdem die Forscher in der richtigen Reihenfolge Wachstumsfaktoren wie das „bone morphogenic protein“ (BMP) hinzufügten und oder bestimmte genetische Signalwege wie „Wnt“ und „RA“ aktivierten.

Die Organoide wuchsen dann innerhalb von 2 Monaten zu einer Länge von etwa 300 bis 800 Mikrometern heran (siehe Bild). Der Vergleich mit einer Biopsie zeigte, dass die Organoide die gleichen Eigenschaften wie die normalen menschlichen Zellen haben.

Erste Experimente bestätigten die Bedeutung des Sox2-Proteins für die Entwicklung des Ösophagus. Die Entfernung des Gens führte bei Mäusen zur Entwicklung einer Ösophagusatresie. © rme/aerzteblatt.de

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