Wissenschaftlern der Universität Basel ist es erstmals gelungen, im Labor ein vollständig aus menschlichen Zellen bestehendes Knochenmarksystem zu erschaffen und dabei die komplexe Umgebung aus Zellen, Blutgefäßen und Nerven, die tief im Inneren der Knochen verborgen liegt, zu rekonstruieren. Dieser Durchbruch bietet eine wichtige Plattform für die Untersuchung hämatopoetischer Prozesse und Blutanomalien bei Krankheiten wie Krebs. Es wird erwartet, dass es die Abhängigkeit von Tiermodellen verringert und in Zukunft sicherere Arzneimitteltests und maßgeschneiderte individuelle Behandlungen ermöglicht.
Knochenmark ist ein wichtiges Organ für die Blutproduktion des Körpers, es gibt jedoch nur dann Anlass zur Sorge, wenn Krankheiten wie Blutkrebs auftreten. In der Vergangenheit untersuchten Wissenschaftler die Funktion des Knochenmarks hauptsächlich durch Tierversuche und vereinfachte In-vitro-Zellmodelle. Heute hat das Forschungsteam des Departements Biomedizin und des Universitätsspitals der Universität Basel unter der Leitung von Professor Ivan Martin und Dr. Andrés García García ein hochsimuliertes dreidimensionales Knochenmarkmodell auf Basis menschlicher Zellen konstruiert. Die entsprechenden Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Cell Stem Cell“ veröffentlicht.
Forscher verwendeten Hydroxylapatit, das gleiche Material, das auch in menschlichen Knochen und Zähnen verwendet wird, um ein synthetisches Knochengerüst zu schaffen. Sie nutzten molekularbiologische Techniken, um menschliche Zellen in pluripotente Stammzellen umzuprogrammieren, die sich unter Anleitung spezifischer Signale in eine Vielzahl von Knochenmarkszellen differenzieren können. Nachdem Stammzellen in das Gerüst implantiert wurden, erzeugen sie in einer Reihe von Entwicklungsstadien vielfältige Zellen und bilden eine „Mikroumgebung“, die Blutgefäße, Knochenzellen, Nerven und Immunzellen enthält. Das Modell hat einen Durchmesser von etwa acht Millimetern und eine Dicke von vier Millimetern und kann die hämatopoetische Funktion in vitro mehrere Wochen lang stabil aufrechterhalten.
Das Team wies darauf hin, dass dieses System eine experimentelle Plattform für Blutkrebs und die Erforschung und Entwicklung innovativer Medikamente bieten kann und voraussichtlich auch in Zukunft zur Erstellung personalisierter Knochenmarksmodelle auf der Grundlage patienteneigener Zellen eingesetzt werden soll, um die besten Behandlungsmöglichkeiten zu ermitteln. Wenn das Modell jedoch zum parallelen Testen mehrerer Medikamente und Dosen verwendet wird, muss es noch weiter verkleinert und die zugehörige Technologie noch verbessert werden.
Das neue Knochenmarkmodell gleicht die Mängel von Tierversuchen aus und ist näher an der realen physiologischen Umgebung des menschlichen Körpers, was einen wichtigen Schritt zur Reduzierung und Optimierung von Tierversuchen darstellt. Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass dieser Durchbruch eine eingehende Erforschung der Mechanismen der Blutproduktion und damit verbundener Krankheiten vorantreiben und den Fortschritt der personalisierten Medizin vorantreiben wird.
Zusammengestellt von /ScitechDaily