Laborjournal 2020-5

| 5/2020 32 Special: Organoide Mitnichten leblos ORGANOIDE Special Die Vorteile von Organoiden liegen auf der Hand. DieMiniorgane verbessern die Aussage- kraft von Pharmakologie- undToxikologie-As- says, helfen bei der Erforschung vonOrganent- wicklung oder Krankheitsmechanismen und dienen in Zukunft womöglich sogar als auto- loge Ersatzorgane. Abgesehen davon, dass sie ethische Probleme mildern können – etwa in- dem sie Tierversuche ersetzen. Augenblicklich stellen Organoide eine Art Königsweg dar, die zelluläre Mikroumge- bung von Gewebe ex vivo in seiner Gesamt- heit zu rekapitulieren, und zwar leicht zugäng- lich und manipulierbar. Wie immer lauert der Teufel aber im Detail. Denn so vielfältig ihre Einsatzmöglichkeiten sind, so komplex sind Organoide auch – was kaum wundert, da sie ja schließlich dieVielfalt unterschiedlicher Ge- webe des menschlichen Körpers nachbilden sollen. Nicht zuletzt deshalb ist selbst ihre De- finition derzeit noch imWandel begriffen (sie- he Infokasten S. 35) . Alte Bekannte aus der Zellkultur Doch hier soll eher die Praxis Thema sein. Normalerweise sind eine Reihe bestimmter Pufferkomponenten undWachstumsfaktoren häufig Bestandteil gebräuchlicher Nährmedi- enwie etwa AdvancedDulbecco’sModified Eag- le‘sMedium (AdDMEM). Dazu zählen beispiels- weise HEPES, N-Acetyl-L-Cystein und epider- malerWachstumsfaktor (EGF). AdDMEM selbst ist dank seines verringerten Zusatzes an feta- lemKälberserumkeinUnbekannter in der Säu- gerzellkultur, HEPES stabilisiert den pH-Wert, N-Acetyl-L-Cystein schützt Zellen als Vorstu- fe von Glutathion vor freien Radikalen und EGF stimuliert schließlich die Ausbildung ei- ner Reihe von Stammzellen. Verwirrende Vielzahl Doch das ist bereits der Punkt, an dem es kompliziert wird. Je nach Ursprung verwende- ter Ausgangszellen und je nach Art des Zielge- webes kommen unterschiedlicheWachstums- faktoren zum Einsatz. Beispielsweise differen- ziertedieGruppeumHans Clevers vomUtrech- ter Hubrecht-Institut für Entwicklungsbiologie und Stammzellforschung Hepatozyten-Orga- noide aus adulten Stammzellen durch Zuga- be von EGF, FGF10, HGF, Noggin, BMP7 und FGF19 ( Cell 160(1-2): 299-312). Das Gleiche ge- lang jedoch Takanori Takebe und Kollegen an der Yokohama City University Graduate School of Medicine aus pluripotenten Stammzellen in RPMI1640-Medium anstelle von AdDMEM so- wie mittels BMP4, VEGF, Activin, PDGF-BB und FGF2 ( Cell Rep . 21(10): 2661-70). Ganz klar stel- len Nährstoffmedien für komplexe Kulturen mehrerer Zelltypen eine der zukünftigen He- rausforderungen dar. Die Vielzahl an Wachs- tumsfaktoren, die beispielsweise ein Review vom University of Nebraska Medical Center für die Herstellung verschiedener Organoide auf- zählt, muss einen auf den ersten Blick förmlich erschlagen ( Stem Cells 36: 1329-40). Ein wenig Ordnung in das Durcheinan- der bringt die folgende Unterteilung. Adulte Stammzellen können bisher in gastrale und intestinale Organoide differenziert werden – wie auch in solche für Leber, Pankreas, Spei- cheldrüsen und Zunge. Der Wnt-Signalweg der Embryogenese spielt hier eine Schlüssel- rolle. Embryonale und induzierte pluripotente Stamm (iPS)-Zellen können dagegen zu ento- dermalen und ektodermalen Geweben diffe- renziert werden – also zu Geweben des Ver- dauungstrakts, der Atemwege und deren Epi­ thelien, zu Schild-, Bauchspeichel- und Thy- musdrüsen, zu Niere, Herz und Leber bezie- hungsweise zu Innenohr, Retina und Gehirn. Derartige Vielfalt spiegelt sich natürlich auch in den damit beschäftigten Arbeitsgrup- pen wider, selbst an ein und demselbenWis- senschaftsstandort. Im Herbst 2019 etablier- te beispielsweise das Max-Delbrück-Centrum (MDC) für Molekulare Medizin in Berlin ei- gens eine Technologie-Plattform für Orga- noide unter der Leitung von Agnieszka Ry- bak-Wolf.Während ihre eigene Arbeitsgruppe das Transkriptomgesunder und kranker Orga- noide analysiert, verwendet sie selbst einen erheblichen Anteil ihrer Arbeitszeit auf Ko- operationspartner der Plattform. So leitet sie zusammen mit dem Neuropathologen Frank Heppner von der Charité – Universitätsme- dizin Berlin Therapiemöglichkeiten aus Alz- heimer-Organoiden ab. Zudem untersucht sie gemeinsam mit dem RNA-Biochemiker Markus Landthaler, wie sich virale Infektio- Die 3D-Zellkultur von Organmodellen ist ihren biotechnologischen Kinderschuhen entwachsen. Wie weit werden sie der Komplexität und genetischen Heterogenität höherer Organismen gerecht?

RkJQdWJsaXNoZXIy Nzk1Nzg=