Wissen

Organoide bringen Vorteile Sars-CoV-2 trifft auf gezüchtete Labor-Lunge

imago0099070722h.jpg

Wie sich die Coronaviren in der Lunge verhalten, soll im 3D-Organoid-Modell erforscht werden.

(Foto: imago images/CHROMORANGE)

Sars-CoV-2 breitet sich bei den meisten Infizierten in der Lunge aus. Bei schweren Verläufen zerstört das Virus sogar Organgewebe. Wie genau der Erreger das schafft und welche Mittel das Infektionsgeschehen aufhalten können, probieren Forscher an einer im Labor gezüchteten Lunge aus.

Um wissenschaftlich nachzuvollziehen, wie sich Sars-CoV-2 in der Lunge ansiedelt und ausbreitet, hat ein Forscherteam der Ruhr-Universität Bochum (RUB) menschliche Lungen-Organoide aus Stammzellen wachsen lassen. Solche Organ-Nachbildungen sollen helfen, Details der Infektion genauer erforschen zu können. Zudem soll die Wirksamkeit von Stoffen, die dagegen eingesetzt werden könnten, geprüft werden, schreiben die Forscher in einer Mitteilung.

Forscher weltweit greifen auf diese Organoide als Forschungsgrundlage zurück. Sie werden aus sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen, kurz iPS-Zellen gezüchtet. Diese Zellen werden mit einem bestimmten Verfahren im Labor aus gewöhnlichen Gewebezellen gewonnen. Die Zugabe von genetischen Faktoren wandelt Zellen so um, dass iPS-Zellen entstehen. Diese haben ähnliche Eigenschaften wie embryonale Stammzellen. Das bedeutet: Sie können durch die Forscher so programmiert werden, dass sie zu jeder Zelle des menschlichen Körpers heranwachsen kann. Der Japaner Shinya Yamanaka, der iPS-Zellen erstmals 2006 erzeugte, erhielt 2012 den Nobelpreis für Medizin.

Vorteile des iPS-Modells

Der Einsatz von iPS-Zellen bringt gegenüber bisher genutzten Tiermodellen und Zellkulturen, die auf menschlichem Lungengewebe aus Biopsien basieren, mehrere Vorteile: Sie leiten sich von menschlichen Zellen ab, lassen sich in großen Mengen herstellen und haben alle denselben genetischen Hintergrund. "Unterschiede aufgrund verschiedener Spender fallen daher weg", erklärt Thorsten Müller, Leiter der Arbeitsgruppe Cell Signalling in der Abteilung für Molekulare Biochemie an der RUB.

Die im Labor gezüchteten kleinen Lungen stellen ein verlässliches 3D-Modell dar. Es ermöglicht den Forschern, komplexe Interaktionen zwischen verschiedenen Zelltypen des Lungengewebes zu beobachten. Ebenso lässt sich damit nachvollziehen, wie die Infektion, die Vermehrung der Viren und eine Covid-19-Erkrankung in der Lunge entsteht und welche Immunbotenstoffe dort aktiviert und ausgeschüttet werden.

Reporter-Virus leuchtet grün

Mehr zum Thema

Zudem will das Team, zu dem auch die Virologin Stefanie Pfänder gehört, herausfinden, wie sich die Infektionsraten bei der Anwendung antiviraler Stoffe, wie Remdesivir, Camostat und Chloroquin entwickeln. Auch andere Substanzen sollen getestet werden. Dafür haben sich die Forscher eine Besonderheit einfallen lassen. "Für diese Experimente werden wir ein Reporter-Sars-Cov-2-Virus verwenden, in dessen Genom eine Sequenz für das grün fluoreszierende Protein integriert wurde", erklärt Professorin Pfänder, die kürzlich an der Herstellung des ersten molekularen Sars-Cov-2-Klons beteiligt war.

Mit diesem System ist es erstmals möglich, das Genom des Virus zu manipulieren und Reportergene einzubauen. "Mittels hochauflösender Mikroskopie werden wir die Interaktionen zwischen Virus und Organoid und die Mechanismen der Infektion untersuchen", so Pfänder weiter. Dadurch hoffen die Forscherinnen und Forscher, einen geeigneten antiviralen Wirkstoff zu finden.

Quelle: ntv.de, jaz