Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mini-Darm aus dem Reagenzglas für die Ernährungsforschung

20.11.2015

Dass in der Petrischale aus Stammzellen kleine, dreidimensionale Vorläufer eines Organes entstehen können, hat eine Revolution in der Biomedizin ausgelöst. Doch was kann an einem solchen Organoid in vitro erforscht werden? Ein Team der Technischen Universität München (TUM) legt nun erstmals dar, wie es gezüchtete Mini-Därme in der Ernährungs- und Diabetesforschung einsetzt.

Die Erforschung des Darmes ist in den vergangenen Jahren zunehmend in den Fokus gerückt. Aufgrund seiner enormen Fläche – vergleichbar mit einer Einzimmerwohnung – und seiner nach dem Gehirn ähnlich großen Zahl an Nervenzellen wird der Darm manchmal als Bauchhirn des Menschen bezeichnet.


Viertelmillimeter große Organoide wie dieser eingefärbte Mini-Darm zeigen essentielle Funktionen eines echten Darms.

(Foto: TUM/ Zietek)


Die Darstellung zeigt rechs das im Reagenzglas gezüchtete Organoid und links die Grafik erklärt seine Funktionen.

(Foto: TUM/ Zietek)

Er beeinflusst unseren Immunstatus, den Stoffwechsel und nimmt die übers Essen zugeführten Nährstoffe auf. Spezielle Zellen in der Darmwand erkennen dabei anhand von Sensoren, ob und welche Hormone passend dafür ins Blut ausgeschüttet werden müssen. Eine ausgefeilte innere Schaltzentrale.

Wie aus Zellen ein Organoid wächst

Einige Darmhormone steuern unter anderem Blutzucker, Appetit und Fettstoffwechsel. Sie heißen Inkretin-Hormone. Diabetiker oder Adipöse werden bereits erfolgreich therapiert mit Medikamenten, die auf der Wirkweise dieser Hormone beruhen. Doch noch zu wenig ist bekannt über die Inkretin-Ausschüttung – wie genau läuft sie ab?

Forschern der TU München ist es nun gelungen, durch eine neue Methode, die vor allem in der Stammzellenforschung und für die regenerative Medizin angewandt wird, ein robustes Darm-Modell zur molekularen Erforschung der Inkretin-Ausschüttung im Reagenzglas (in vitro) zu erhalten.

Dafür müssen sie zunächst kleine Darmstücke isolieren, die auch Stammzellen enthalten – in diesem Falle kommen sie von Mäusen. Im nächsten Schritt im Reagenzglas regt eine Nährlösung die Stammzellen an, sich dreidimensional zu einer Organstruktur zu entwickeln. Nach wenigen Tagen entsteht ein für die Forschung brauchbares Organoid in kugeliger Form von der Größe eines Viertelmillimeters.

Mini-Darm ist funktionsfähig wie ein normaler Darm

„Das Besondere für unsere wissenschaftliche Arbeit am Organoid des Darmes ist, dass wir die Aktivität in seinem Inneren beobachten können“, erklärt Dr. Tamara Zietek vom Lehrstuhl für Ernährungsphysiologie. „Die Mini-Därme zeigen essentielle Funktionen eines echten Darms“, sagt die Wissenschaftlerin der TUM.

Die Darm-Organoide können
• aktiv Nährstoffe und Medikamente aufnehmen,
• Hormone nach einer Aktivierung durch Nährstoffe ausschütten und
• Signale in der Darmzelle weitergeben, um diese Prozesse zu steuern.

„Diese Vorgänge in ein und demselben In-vitro-Modell zu untersuchen war bislang nicht möglich, weil die herkömmlichen Modelle nicht für all diese Messungen geeignet sind“, sagt Zietek, die korrespondierende Autorin des in „Scientific Reports“ der Nature Publishing Group veröffentlichten Artikels ist. Zudem könne sie mit den einmal generierten Mini-Därmen über Monate hinweg arbeiten, da sie im Labor vermehrt werden könnten. „Dadurch reduziert sich die Zahl der Versuchstiere drastisch“, sagt die Wissenschaftlerin.

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

Das Verfahren hat Zietek zusammen mit Dr. Eva Rath vom Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie entwickelt: Die beiden Wissenschaftlerinnen haben interdisziplinär die Technologie der Organoid-Kultivierung mit der molekularen Ernährungsforschung verknüpft. Nun weisen sie nach, dass die Mini-Därme ideale Modelle für Untersuchungen von Hormon-Ausschüttung und Transportmechanismen im Verdauungstrakt sind. „Für die gastroenterologische Grundlagenforschung, aber genauso den biomedizinischen und pharmakologischen Bereich ein großer Fortschritt“, urteilt Zietek. Im nächsten Schritt gehe es um die Arbeit mit Mini-Därmen gezüchtet aus menschlichen Darmbiopsien: „Wir stehen bereits in Kontakt mit einem Krankenhaus, um für uns benötigtes Forschungsmaterial zu erhalten.“

Diese Methode kann in Anbetracht der steigenden Zahl von Diabetikern und Übergewichtigen der Ernährungsforschung dabei helfen, neue Therapieformen zu entwickeln.

Publikation:
Tamara Zietek, Eva Rath, Dirk Haller und Hannelore Daniel: Intestinal organoids for assesing nutrient transport, sensing and incretin secretion, Scientific Reports 19.11.2015.
DOI: 10.1038/srep16831
http://www.nature.com/articles/srep16831

Kontakt: 
Dr. Tamara Zietek
Technische Universität München
Lehrstuhl für Ernährungsphysiologie
Tel: +49 (0)8161/71 3553
E-Mail: zietek@tum.de
http://www.nutrition.tum.de/index.php?id=39

Weitere Informationen:

https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/32752/

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht „Science“-Artikel: Bruchstelle verlangsamt Blutzucker-Stoffwechsel
04.08.2020 | Philipps-Universität Marburg

nachricht Saatguttresor Global Seed Vault startet 100-jähriges Langzeitexperiment mit IPK-Proben
04.08.2020 | Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lastenfahrräder: Leichtbaupotenziale erkennen und nutzen

Lastenräder sind »hipp« und ein Symbol für klimafreundliche Mobilität, tagtäglich begegnen wir ihnen. Straßen und Radwege müssen an diese neue Fahrzeugkategorie angepasst werden. Aber nicht nur die Infrastruktur kann optimiert werden, Lastenräder selbst bieten noch reichlich Potenzial. Im neu gestarteten Projekt »LastenLeichtBauFahrrad« (L-LBF) suchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF zusätzliche Leichtbaupotenziale dieser urbanen Vehikel. Über die Fortschritte des Projekts informiert eine eigene Webseite unter www.lbf.fraunhofer.de/L-LBF 

Form und Design von Lastenfahrrädern variieren von schnittig schick bis kastig oder tonnig. Sie stellen das neue Statussymbol der »mittleren Generation« dar....

Im Focus: AI & single-cell genomics

New software predicts cell fate

Traditional single-cell sequencing methods help to reveal insights about cellular differences and functions - but they do this with static snapshots only...

Im Focus: Künstliche Intelligenz & Einzelzellgenomik: Neue Software sagt das Schicksal einer Zelle vorher

Die Erforschung der Zelldynamik ermöglicht einen tieferen Einblick in die Entstehung und Entwicklung von Zellen sowie ein besseres Verständnis von Krankheitsverläufen. Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und der Technischen Universität München (TUM) haben „scVelo“ entwickelt – eine auf maschinellem Lernen basierende Methode und Open-Source-Software, welche die Dynamik der Genaktivität in einzelnen Zellen prognostizieren kann. Damit können die Forscher den künftigen Zustand einzelner Zellen vorhersagen.

Herkömmliche Verfahren für die Einzelzellsequenzierung erlauben es, Erkenntnisse über Unterschiede und Funktionen auf zellulärer Ebene zu gewinnen - allerdings...

Im Focus: Perseiden: Die Sternschnuppen-Sommernächte im August

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde (VdS) und des Hauses der Astronomie in Heidelberg -In diesem Jahr wird der Sternschnuppenstrom der Perseiden am Vormittag des 12. August seinen Höhepunkt erreichen. In den Nächten vom 11. auf den 12. und vom 12. auf den 13. August geht der Mond nach Mitternacht auf, so dass die späten Abendstunden nicht vom Mondlicht aufgehellt werden - ideal um nach den Perseiden Ausschau zu halten. Man blickt dazu in Richtung Osten, wo das Sternbild Perseus aufgeht, nach dem diese Sternschnuppen benannt wurden.

Der Hochsommer ist die Zeit der Sternschnuppen: Schon ab Mitte bis Ende Juli tauchen die ersten Sternschnuppen der Perseiden am Himmel auf, die aus dem dem...

Im Focus: Mit dem Lego-Prinzip gegen das Virus

HZDR-Wissenschaftler*innen erhalten millionenschwere Förderung für Corona-Forschung

Um die Corona-Pandemie zu bewältigen, stattet der Freistaat Sachsen ein Forschungsteam um Prof. Michael Bachmann vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovationen der Luftfracht: 5. Air Cargo Conference real und digital

04.08.2020 | Veranstaltungen

T-Shirts aus Holz, Möbel aus Popcorn – wie nachwachsende Rohstoffe fossile Ressourcen ersetzen können

30.07.2020 | Veranstaltungen

Städte als zukünftige Orte der Nahrungsmittelproduktion?

29.07.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

„Science“-Artikel: Bruchstelle verlangsamt Blutzucker-Stoffwechsel

04.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Fraunhofer IPT und Partner setzen Standards für Augmented-Reality-Anwendungen in der Produktion

04.08.2020 | Informationstechnologie

Saatguttresor Global Seed Vault startet 100-jähriges Langzeitexperiment mit IPK-Proben

04.08.2020 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics