Mithilfe von Stammzellen ist es gelungen, Eileiterschleimhaut zu züchten. Die künstliche Schleimhaut ermöglicht es, Zusammenhänge zwischen Infektionen und der Entstehung von Krebs genauer zu untersuchen. Bisher war eine Untersuchung der Eileiterröhren fast unmöglich.
Forschern vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin ist es gelungen, die innerste Schicht des menschlichen Eileiters im Labor wachsen zu lassen. In ihrem Labormodell haben die Forscher zwei Signalwege entdeckt, die ausschlaggebend für ein konstantes Wachstum sind. Zusätzlich konnten sie indirekt zeigen, dass die Eileiterschleimhaut eigene Stammzellen besitzt, die zu einer ständigen Erneuerung führen. Erkenntnisse über den Verlauf von Infektionen und die Entstehung von Eierstockkrebs erweitern können anhand des künstlichen Eileiters vertieft werden. „Eileiter können allerdings dauerhaft von Bakterien besiedelt werden“, erklärt Thomas F. Meyer, Leiter der Studie und Direktor am Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie. Folglich sind sie häufig Ursprung von Infektionen, die etwa zu einem Verschluss der Leiter und schlimmstenfalls zu Unfruchtbarkeit führen können. „Neuere Erkenntnisse aus der Krebsforschung legen außerdem nahe, dass entartete Zellen aus den Eileitern in die Eierstöcke wandern“, fügt Meyer hinzu. Die Folge kann ein Ovarialkarzinom sein. Es gibt Hinweise darauf, dass Bakterien an der Entstehung dieser Krebsform beteiligt sind, belegt ist dies jedoch nicht.
Ärzte haben bislang kaum Möglichkeiten, das Innere der Eileiterröhren ihrer Patientinnen zu untersuchen und im Labor ist es schwierig, Eileiter-ähnliche Bedingungen zu erzeugen. Dementsprechend werden Erkrankungen in diesem Bereich häufig erst im fortgeschrittenen Stadium diagnostiziert. In der Petrischale gezüchtetes Eileiter-Epithel © MPI f. Infektionsbiologie Das Team um Meyer hat in Zusammenarbeit mit Ärzten der Klinik für Gynäkologie der Charité in Berlin nun eine neue Methode entwickelt, die Epithelzellschicht im Labor wachsen zu lassen. Aus Eileiterproben von Spenderinnen haben sie Epithelzellen mit potenziellen Stammzelleigenschaften entnommen und kultivierten diese unter bestimmten Umgebungsbedingungen. Aus nur wenigen Zellen bildeten sich einzelne Organoide. „Das geschah ganz ohne zusätzliche Instruktion. Der gesamte Bauplan des Eileiters ist also in den Epithelzellen gespeichert“, erläutert Meyer. Die Anatomie, Struktur und die biochemischen Vorgänge in den Organoiden waren dabei denen eines echten Eileiters sehr ähnlich: „Die künstlichen Nachbildungen bestanden neben den Stammzellen auch aus Zellen mit Flimmerhärchen und sekretorischen Zellen, die alle wie in natürlichen Eileitern angeordnet waren“, so Meyer. Außerdem reagiert der künstlicher Eileiter auf die Zugabe von Hormonen zur Nährflüssigkeit. Diese und weitere übereinstimmende Merkmale beweisen, dass die verwendeten Ausgangszellen das Potential haben, zu spezialisierten Zellen auszureifen.
Die Wissenschaftler fanden außerdem heraus, dass die Entwicklung der künstlichen Schleimhaut von zwei Signalwege gesteuert wird: Notch und Wnt sorgen dafür, dass die Zellen auf äußere Signale reagieren können. Insbesondere beim Gewebeaufbau im Embryo spielen die beiden Signalwege eine wichtige Rolle. Je nach Entwicklungsstadium hemmen oder stimulieren sie beispielsweise weitere Veränderung der Zellen. Die Forscher züchten die Organoide inzwischen über ein Jahr im Labor ohne merkliche Veränderungen. „Das ist ein großer Vorteil gegenüber entnommenen Eileitern. Deren Gewebe stirbt nach kurzer Zeit ab, denn die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung funktioniert dann nicht mehr“, sagt Meyer. Grafische Darstellung eines Organoids des Eileiter-Epithels. © MPI f. Infektionsbiologie Das Organoid kann hingegen als Forschungsobjekt über einen langen Zeitraum dienen. Über diese ersten Ergbenisse hinaus, erhoffen sich die Wissenschaftler weitere Einsichten in grundlegende Mechanismen der Fortpflanzung und der Krankheitsentstehung im Eileiter. „Mit unserem Modell können wir jetzt gezielt erforschen, ob Infektionen des menschlichen Eileiters Krebs auslösen können“, so Meyer. Originalpublikation: The Notch and Wnt pathways regulate stemness and differentiation in human fallopian tube organoids Mirjana Kessler; Nature Communications, doi: 10.1038/ncomms9989; 2015
