Forscher modifizierten vorhandenes Organgewebe, um einen dreidimensionalen Miniatur-Dickdarm mit Immunzellen zu schaffen, der bei der Entwicklung personalisierter Behandlungen für Dickdarmerkrankungen wie entzündliche Darmerkrankungen und Krebs helfen könnte.
Die Untersuchung gesunder Organe und ihrer Krankheitszustände ist für unser Verständnis beider Organe und die Entwicklung neuer und wirksamer Behandlungen von entscheidender Bedeutung. Mithilfe dreidimensionaler Miniaturorgane oder Organoide können Krankheitsmechanismen in Geweben untersucht werden, die dem Original sehr ähnlich sind. Allerdings fehlt vielen Organgeweben eine wichtige Komponente, die die meisten Organe haben: eine Verbindung zum Immunsystem.
Jetzt haben Forscher am Hollins Cancer Center der Medical University of South Carolina in Zusammenarbeit mit dem Cincinnati Children's Hospital Medical Center dieses Problem gelöst, indem sie ein Dickdarmorganoid mit Immunzellen entwickelt haben.
„Wir glauben, dass dieses neue Modell von Bedeutung ist, da die meisten Magen-Darm-Erkrankungen das Immunsystem und Entzündungen betreffen.“
Im Magen-Darm-Trakt existiert eine vielfältige Population von Immunzellen. Die meisten Darmerkrankungen, insbesondere entzündliche Darmerkrankungen (IBD), betreffen das Immunsystem. Daher ist es wichtig, diese Zellen bei der Durchführung von Forschungsarbeiten zu gewinnen.
Die Forscher veranlassten menschliche pluripotente Stammzellen (hPSCs), sich in menschliches Dickdarmorgangewebe zu differenzieren. Diese Zellen organisieren sich selbst in Schichten, die dem natürlichen Darmgewebe ähneln, und entwickeln gemeinsam eine Vielzahl von Immunzellen, darunter hämatopoetische endothelähnliche Zellen, aus denen funktionelle Makrophagen entstehen. Makrophagen sind spezialisierte Immunzellen, die Krankheitserreger erkennen und darauf reagieren sowie Entzündungen auslösen, aufrechterhalten und beseitigen.
„Wichtig ist, dass diese Immunzellen nahezu identisch mit denen des Menschen sind und in der Lage sind, krankheitserregende Bakterien zu erkennen und zu beseitigen“, sagte James Wells, korrespondierender Autor der Studie. „Dies ist ein wichtiger Schritt für die Forschung, die darauf abzielt, zukünftige Behandlungen für Darmerkrankungen und andere Erkrankungen des Magen-Darm-Trakts zu identifizieren.“
Die Forscher sagen, dass ihr Mini-Dickdarm einem menschlichen Dickdarm näher kommt.
„Sie (Organgewebe) enthalten nicht nur die Auskleidung des Dickdarms, sondern auch Stützzellen und sogar einige Immunzellen, die mit anderen Geweben im Dickdarm wachsen“, sagte Dr. Jorge Munera. „Wir haben ein vollständigeres menschliches Organoidsystem geschaffen, das zur Modellierung von Dickdarmentzündungen verwendet werden kann.“
Die Forscher glauben, dass ihre neuen Organoide bei weiterer Entwicklung dazu beitragen könnten, Behandlungen für Dickdarmerkrankungen zu personalisieren. Diese Organoide könnten beispielsweise aus dem Blut von Patienten mit IBD im Frühstadium gewonnen werden und dazu verwendet werden, zu testen, ob Behandlungen wirken, bevor mit ihnen fortgefahren wird.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift CellStemCell veröffentlicht.