Zehn Prozent der Weltbevölkerung sind von Erkrankungen des Magens betroffen. Zu den gefährlicheren Vertretern gehören Magengeschwüre und Magenkrebs. In vielen Fällen lässt sich ein kausaler Zusammenhang zwischen den Erkrankungen und chronischen Infektionen mit dem Bakterium Helicobacter pylori finden. Die Erforschung der zugrunde liegenden Mechanismen hat also durchaus eine hohe Priorität. Das Problem: Die Mägen von Labortieren wie bspw. Mäusen sind denen von Menschen nicht besonders ähnlich. Um ein realistischeres Modell zu schaffen, haben Forscher der University of Cincinnati aus humanen Stammzellen Miniaturmägen wachsen lassen.


Magenmodell

Erstmals wurden Magenzellen aus Stammzellen gebildet

Das Forscherteam wird von Yana Zavros von der University of Cincinnati und James Wells vom Cincinnati Children’s Hospital Medical Center geführt. Die Wissenschaftler untersuchten die Vorgänge, die zur Bildung des Magens während der embryonalen Entwicklung führen und entwickelten daraus ein Verfahren, um aus pluripotenten Stammzellen Miniaturmägen wachsen zu lassen.

Until this study, no one had generated gastric cells from human pluripotent stem cells (hPSCs) In addition, we discovered how to promote formation of three-dimensional gastric tissue with complex architecture and cellular composition,” erklärte Wells.


Die Studie der Wissenschaftler ist also weltweit das erste Projekt, dem es gelungen ist, menschliche Magenzellen aus Stammzellen zu bilden.

Embryonale Entwicklung diente als Vorbild

Das Team nutzte die gewonnenen Erkenntnisse über die embryonale Entwicklung des menschlichen Magens, um die Stammzellen im Labor den selben Schritten auszusetzen.

In der Studie konzentrierten sich die Forscher auf einen Schritt in der embryonalen Entwicklung, bei dem die Zellen sich zwischen Dünndarmzellen und solchen des Antrums (Teil des Magens, der in den Dünndarm übergeht) ausdifferenzieren. Durch gezielte Eingriffe in diesen Schritt gelang es, aus den Stammzellen sogenannte gastrische Organoide wachsen zu lassen. Dabei handelt es sich um Miniaturmägen, die einen Durchmesser von lediglich 3 mm haben. Diese enthalten funktional betrachtet all die Zelltypen, die sich auch in normalen menschlichen Mägen finden.

Die künstlichen Mägen wurden dem Helicobacter pylori Bakterium ausgesetzt

Um die Einsatzmöglichkeiten als Modell für den menschlichen Magen zu beweisen, wurden die Organoide dann dem Bakterium Helicobacter pylori ausgesetzt, der als verursachender Faktor für viele Magenerkrankungen gilt. Innerhalb von 24 Stunden hatte das H. pylori zu biochemischen Veränderungen an den Organoiden geführt. Es waren deutliche Zeichen von den ersten Stufen gastrischer Erkrankungen zu beobachten, darunter auch die Aktivierung eines Krebsgens namens c-Met und die schnelle Verbreitung der Infektion im Epithelgewebe.

Das Modell soll bei der Entwicklung von Behandlungsmethoden helfen

Das Magenmodell der Wissenschaftler aus Cincinnati eignet sich aller Voraussicht nach nicht, um daraus in naher Zukunft künstliche Mägen für Transplantationen zu entwickeln. Dennoch kann das gewonnene Verständnis über die Prozesse bei der embryonalen Entwicklung des Magens sowie die erstmalige Differenzierung von Stamm- zu Magenzellen möglicherweise ein erster Schritt in diese Richtung sein.

Auf jeden Fall jedoch können die Forscher aus ihrem Modell weitere Erkenntnisse über die embryonale Entwicklung gewinnen. Außerdem sollen Behandlungsmethoden für gastrische Erkrankungen entwickelt und verbessert werden. Zum Beispiel können mit Hilfe des Modells die Methoden für Magen-Bypass-Operationen verbessert werden oder Beiträge zur Entwicklung von Medikamente gegen Erkrankungen wie Magenkrebs oder Diabetes geleistet werden.

Die Forscher veröffentlichten ihre Ergebnisse in dem Magazin Nature.

via IFLScience

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