Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Eileiter in der Petrischale

28.12.2015

Max-Planck-Forscher züchten aus Stammzellen Schleimhaut menschlicher Eileiter

Modellsysteme helfen Wissenschaftlern die Funktionsweise von Zellen, Geweben oder Organen zu untersuchen. Für solche Labormodelle und ihre natürlichen Gegenstücke gilt dabei: Je ähnlicher desto besser. Forscher vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin haben nun die innerste Schicht des menschlichen Eileiters – eine Schleimhaut mit Falten und Furchen – im Labor wachsen lassen.


Mithilfe von Stammzellen in der Petrischale gezüchtetes Eileiter-Epithel.

© MPI f. Infektionsbiologie


Grafische Darstellung eines Organoids des Eileiter-Epithels. Die Zellschicht weist wie bei einem natürlichen Eileiter verschiedene Zelltypen auf, darunter Zellen mit Flimmerhärchen (gelb).

© MPI f. Infektionsbiologie

Aus Stammzellen entwickelten sich nicht nur die Zelltypen, die in dieser Schleimhaut vorkommen, sondern auch Merkmale des ganzen Organs wie seine charakteristische Architektur. 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. Aufgrund ihren Erkenntnissen und der Möglichkeit, den künstlichen Eileiter im Labor ausgiebig zu erforschen, möchten die Wissenschaftler etwa den Verlauf von Infektionen und die Entstehung von Eierstockkrebs besser verstehen.

Eileiter sind Teil der weiblichen Geschlechtsorgane. Wie zwei etwa zehn bis 15 Zentimeter lange Schläuche verbinden sie die Eierstöcke mit der Gebärmutter und ermöglichen so den Transport der reifen Eizelle in den Uterus. Sie sind also für eine erfolgreiche Fortpflanzung unverzichtbar.

„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 so genanntes Orvinalkarzinom sein, die tödlichste Form gynäkologischer Krebserkrankungen. Es gibt Hinweise darauf, dass Bakterien an der Entstehung dieser Krebsform beteiligt sind, belegt ist dies jedoch noch nicht.

Ärzte haben bislang kaum Möglichkeiten, das Innere der Eileiterröhren ihrer Patientinnen zu untersuchen. Dementsprechend werden Erkrankungen in diesem Bereich häufig erst im fortgeschrittenen Stadium diagnostiziert – und dann ist es oft zu spät für eine erfolgreiche Therapie. Auch ist es im Labor schwierig, Eileiter-ähnliche Bedingungen zu erzeugen. Die innere Schleimhaut der Eileiter, die Epithelzellschicht, ist dabei von besonderem Interesse, denn hier nehmen die Infektionen oder der Krebs oftmals ihren Anfang.

Das Team um Meyer hat in Zusammenarbeit mit Ärzten der Klinik für Gynäkologie der Charité in Berlin nun eine neue Methode entwickelt, diese innere Zellschicht 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 Hohlkugeln bestehend aus vielen tausend Zellen, so genannte 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 untersuchten zudem, wie die künstliche Schleimhaut entwickelt. Demnach steuern zwei Signalwege, dass ein einem echten Eileiter ähnliches Organoid entsteht: Notch und Wnt. Sie ermöglichen es den Zellen, auf äußere Signale zu reagieren. Insbesondere bei dem Aufbau von Gewebe im Embryo spielen beide 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 das Gewebe ab, denn die Sauerstoff- und Nährstoffversorgung funktioniert dann nicht mehr“, sagt Meyer.

Das Organoid kann hingegen Wissenschaftlern über einen langen Zeitraum als Forschungsobjekt dienen.

Die Berliner Wissenschaftler erhoffen sich über diese ersten Ergebnisse hinaus neue Einsichten in grundlegende Mechanismen der Fortpflanzung oder der Krankheitsentstehung im Eileiter. „Mit unserem Modell können wir jetzt gezielt erforschen, ob Infektionen des menschlichen Eileiters und dem Auftreten von Krebs auslösen können“, sagt Meyer.


Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas F. Meyer
Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin

Telefon: +49 30 28460-400

Fax: +49 30 28460-401

E-Mail: meyer@mpiib-berlin.mpg.de


Dr. Sabine Englich
Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin
Telefon: +49 30 28460-142

E-Mail: englich@mpiib-berlin.mpg.de


Originalpublikation
Kessler M, Hoffmann K, Brinkmann V, Thieck O, Jackisch S, Toelle B, Berger H, Mollenkopf HJ, Mangler M, Sehouli J, Fotopoulou C, Meyer TF

The Notch and Wnt pathways regulate stemness and differentiation in human fallopian tube organoids.

Nat Commun. 2015 Dec 8;6:8989. doi: 10.1038/ncomms9989

Prof. Dr. Thomas F. Meyer | Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie, Berlin

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Neue Methode der Eisenverabreichung
26.04.2017 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Bestrahlung bei Hirntumoren? Eine neue, verlässlichere Einteilung erleichtert die Entscheidung
26.04.2017 | Universitätsklinikum Heidelberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie