Organoide für Analysen von Mageninfektionen
Die Schleimhäute des Magen-Darm-Trakts sind in ständigem Kontakt mit Bakterien und Viren. Gleich, ob es sich dabei um Kommensalen (gutartige Bakterien) oder Krankheitserreger handelt, die Reaktion des Wirts auf diese Mikroorganismen ist für die Forschung immer von Bedeutung. Problematisch ist jedoch, dass es an geeigneten Modellsystemen mangelt. Kürzlich wurde mit Stammzellen eine Methode zur Erzeugung von 3D-Strukturen entwickelt, so genannten Organoiden. Organoide können aus Zellen vieler Organe wie Magen, Dünndarm oder Dickdarm deriviert werden. Sie ähneln dem reifen Epithel des Gewebes, aus dem sie generiert werden, und sind ein ideales In-vitro-Werkzeug, um Infektionserreger wie Helicobacter pylori genauer zu betrachten. Wissenschaftler des EU-finanzierten Projekts "Organoids as infection model" (INFO) analysierten daher nun H. pylori mithilfe von Magenepithel-Organoiden. Dabei wurde gesundes menschliches Gewebe unter spezifischen Bedingungen kultiviert, um 3D-Zysten zu generieren, die dem menschlichen Magen ähneln. Um eine H. pylori-Infektion zu imitieren, wie sie im menschlichen Magenlumen stattfindet, wurden die Bakterien in die organoiden Zysten mikroinjiziert. Elektronenmikroskopische Untersuchungen zeigten, dass, obwohl sich der Großteil der Bakterien im organoiden Lumen befindet, einige Bakterien eine enge Interaktion mit Epithelzellen eingingen. Analysen der Reaktion auf die zelluläre Genexpression zwei Stunden nach der Infektion ergaben eine Aktivierung des Entzündungssignalwegs NF-kappaB. Eine anschließende Differenzierung dieser Organoide in Drüsen- oder Pit-Zellen ergab eine differentielle Reaktion auf die Infektion, die von großer medizinischer Bedeutung sein könnte. Außerdem erweiterte das Konsortium die Technik auf Magentumoren. Durch Gewinnung epithelialer Zellen aus Patientenproben konnten organoide Kulturen generiert werden, an denen Krebsmedikamente getestet werden können. Insgesamt werden die Methoden und Beobachtungen von INFO Aufschluss über Wirt-Pathogen-Interaktionen unter physiologischen und pathologischen Bedingungen geben. Neben neuen Einblicken in die Ursachen von Magenerkrankungen werden organoide Kulturen die Entwicklung neuer Therapien befördern, die u.a. die regenerative Medizin unterstützen.
Schlüsselbegriffe
Organoide, Infektionen, Magen, Wirt-Mikroben-Interaktionen, Helicobacter pylori
