Patienten mit Typ-1-Diabetes können aufgrund eines genetischen Defekts oder einer Autoimmunerkrankung kein Insulin bilden. Durch die Transplantation einer intakten Bauchspeicheldrüse könnte man sie heilen, aber die Zahl der Spender-Organe ist bei weitem nicht ausreichend. Deshalb hatten Forscher die Idee, intakte Insulinzellen aus Spender-Organen im Labor in Form von Organoiden zu vermehren und sie anschließend in die Bauchspeicheldrüse von Diabetes-Patienten zu transplantieren. "Bei Mäusen hat die Methode schon funktioniert", erklärt Francesco Pampaloni, der das Projekt zusammen mit Ernst Stelzer am Buchmann Institut für Molekulare Lebenswissenschaften der Goethe-Universität in Frankfurt am Main koordiniert.

Wie man Organoide herstellt, haben Forscher erst vor Kurzem entdeckt. Ausgangspunkt sind adulte Stammzellen, aus denen im Körper Zellen für die Wundheilung oder die Regeneration von Gewebe entstehen. Diese Zellen kann man im Labor durch Zellteilung vermehren und dann zum gewünschten Zelltyp ausdifferenzieren lassen. Die Kunst besteht nun darin, sie in ein Gerüst einzubetten, so dass sie zu dreidimensionalen Gebilden heranwachsen.

Zellen könnten absterben

Die Organoide sind zumeist kugelförmig, innen hohl und haben einen Durchmesser von rund 20 Mikrometern – etwa halb so viel wie der Durchmesser eines Haars – bis zu hunderten Mikrometern. "Wäre das Gebilde kompakt, bestünde die Gefahr, dass die Zellen im Inneren nach der Transplantation absterben, weil sie vom Zellgewebe des aufnehmenden Organs nicht versorgt werden", erklärt Pampaloni.

Die Aufgabe der Frankfurter Gruppe um Stelzer und Pampaloni besteht darin, das Wachstum und die Differenzierung der filigranen Organoide im Mikroskop zu kontrollieren. Dazu verwendet sie ein von Stelzer entwickeltes lichtmikroskopisches Verfahren, mit dem man das Wachstum biologischer Objekte in drei Dimensionen Zelle für Zelle verfolgen kann. Weil die Lichtscheiben-basierte Fluoreszenzmikroskopie (LSFM) eine zentrale Rolle in dem Projekt spielt, trägt es den Namen LSFM4Life.

Produktion von Medikamenten als Ziel

Weiterhin sollen Protokolle für die Qualitätssicherung etabliert werden, denn das Projekt ist durch die Kooperation mit Industriepartnern in Deutschland, Frankreich, den Niederlanden und der Schweiz von vornherein darauf ausgerichtet, Organoide in großem Maßstab nach den Regeln der guten Herstellungspraxis für Arzneimittel zu produzieren. Zwei Forschergruppen in Cambridge sind darauf spezialisiert, Insulinzellen aus Spender-Organen zu isolieren und Organoide herzustellen, während eine Gruppe von Klinikern in Mailand Methoden zur Transplantation der Organoide entwickelt.

Wie bei jeder Organtransplantation wird man auch bei den Organoiden darauf achten müssen, Abstoßungsreaktionen durch das Immunsystem dem Empfängers zu vermeiden. Doch im Laufe der Zeit planen die Forscher, Zell-Banken aufzubauen, aus denen für jeden Empfänger immunologisch passende Zelltypen ausgewählt werden können. (idw, 1,4.2016)