Entschlüsselung des menschlichen Darms
Der menschliche Darm ist ein komplexes Organ – und eines von zentraler Bedeutung für viele Aspekte der menschlichen Gesundheit. Der Verdauungsapparat, der als Gastrointestinaltrakt bezeichnet wird, besteht aus sieben wesentlichen Organen: Galle, Dickdarm, Leber, Speiseröhre, Bauchspeicheldrüse, Dünndarm und Magen. Zusammen bilden sie die drei wichtigsten Kompartimente des Darms: die Epithelschicht, die als Barriere zur äußeren Umgebung fungiert; das Immunsystem, das den Körper vor Infektionen schützt; und die Darmflora, d. h. die im Darm angesiedelten Mikroorganismen. Inadäquate Wechselbeziehungen zwischen diesen drei Kompartimenten können zu Darmstörungen führen. Ein gut funktionierender Darm trägt entscheidend zum allgemeinen Wohlbefinden bei. Bei Darmproblemen kann es daher zu einer Reihe von Erkrankungen wie Krebs, Diabetes, Fettleibigkeit und chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) kommen. Da diese Erkrankungsformen in ihrer Summe ein erhebliches Problem für die öffentliche Gesundheit und Wirtschaft darstellen, ist die Suche nach Behandlungsmöglichkeiten für Darmprobleme von größter Bedeutung. Genau dieser Aufgabe widmete sich das EU-finanzierte Projekt TBET ILC JFN. „Dieses Projekt sollte lymphoide Zellen des angeborenen Immunsystems untersuchen, um zu verstehen, welche Rolle sie bei Darmerkrankungen spielen“, so Dr. Joana Neves, die leitende Forscherin des Projekts TBET ILC JFN. Wie Dr. Neves erklärt, handelt es sich bei lymphoiden Zellen des Immunsystems (ILC) um eine bestimmte Art von Immunzellen im Darm, die jeweils eine spezielle Aufgabe erfüllen. „Bestimmte Subpopulationen schützen vor Darminfektionen, andere hingegen fördern Entzündungen des Darms“, so Dr. Neves. „Der entzündete Darm von Patienten mit Morbus Crohn zeigt zum Beispiel häufig eine Akkumulation einer bestimmten ILC-Subpopulation, was darauf schließen lässt, dass diese ILC an der Krankheitsursache beteiligt sind.“ Ein neues in-vitro-Modell Mit Blick darauf, wie ILC mit den Epithelzellen des Darms interagieren, gelang den Projektforschern die Entwicklung eines neuen in-vitro-Modells. „Unser Modell beginnt mit einem sehr kleinen Stück des Darms, das Stammzellen enthält, aus denen schließlich die funktionalen adulten Darmzellen entstehen“, erklärt Dr. Neves. „Diese Stammzellen werden unter sehr präzisen Bedingungen gezüchtet und in einer Schale zu dreidimensionalen „Miniguts“ kultiviert.“ Das Modell beruht auf früheren Studien, die untersucht hatten, wie sich solche Darmorganoide züchten und zur Definition der Bedingungen verwenden lassen, unter denen eine Zugabe von Immunzellen im Gewebe möglich ist. Das Modell von TBET ILC JFN ging noch einen Schritt weiter: Erstmals konnten Forscher in vitro untersuchen, wie sich Immunzellen – und insbesondere ILC – in der Darmumgebung bilden. Laut Dr. Neves ist es Forschern dank des neuen Modells nun möglich, die Kommunikation der Immunzellen mit den intestinalen Epithelzellen zu untersuchen. Das Modell ist daher ein ausgezeichnetes Hilfsmittel, um die Interaktionswege zwischen diesen Zellen zu identifizieren, und zu untersuchen, wie sich Arzneimittel oder biologische Therapien auf diese Interaktionen auswirken. „Die Kommunikation zwischen dem intestinalen Epithel und Zellen des angeborenen Immunsystems ist für die Gesundheit des Darms und die systemische Gesundheit von entscheidender Bedeutung“, so Dr. Neves. „Die Nutzung unseres Modells könnte daher die Entdeckung wichtiger neuer Moleküle zur Behandlung der mit Darmentzündungen assoziierten Erkrankungen ermöglichen und so dazu beitragen, die Lebensqualität von Patienten zu verbessern.“ Weitere Vorteile für Patienten Neben der Präsentation der Ergebnisse in Seminaren, Konferenzen und Publikationen widmen sich die Projektforscher der weiteren Vertiefung ihrer ursprünglichen Forschungsarbeit. „Derzeit etablieren wir Kulturen aus Proben von Patienten mit Darmerkrankungen (anstelle von Mausproben), um unsere Arbeit besser auf humane Zellen übertragen zu können und einen weiteren Nutzen für Patienten zu erreichen“, fügt Dr. Neves hinzu.
Schlüsselbegriffe
TBET ILC JFN, Europäische Union EU, Gastrointestinaltrakt, lymphoide Zellen des angeborenen Immunsystems, Immunität
