Wie entsteht ein Pankreaskarzinom? Um das herauszufinden, züchten Ulmer Forscher gezielt Tumoren.
Ulmer Forscher haben eine Bauanleitung für Bauchspeicheldrüsen-Organoide entwickelt, die durch Gen-Editierung mutationsspezifische Tumore ausbilden. Mithilfe solcher stammzellbasierten Modelle aus dem Labor will man die frühe Entstehung von Bauchspeicheldrüsenkrebs nachvollziehen und womöglich neue therapeutische Angriffspunkte identifizieren. In Zukunft sollen diese künstlich hergestellten, duktalen Pankreas-Organoide auch dazu beitragen, Tierversuche zu reduzieren.
Das duktale Pankreaskarzinom zählt zu den tödlichsten Krebsarten. Aufgrund unspezifischer Symptome wie Gewichtsverlust oder Bauchschmerzen wird der Tumor oft erst so spät entdeckt, sodass eine Heilung nicht mehr möglich ist. Deshalb ist ein detailliertes Verständnis der frühen Krebsentstehung wichtig, um rechtzeitig und gezielt in den Krankheitsverlauf eingreifen zu können.
In der Forschung werden neben Mausmodellen vor allem aus Patientenproben gewonnene Tumorzellen als Modelle eingesetzt, die allerdings nur späte Stadien der Tumorerkrankung abbilden. Aus den Mini-Organen können gezielt Tumoren entwickelt und von Anfang an beforscht werden. Sie ahmen einen bestimmten Zelltyp der Bauchspeicheldrüse nach und werden aus menschlichen, pluripotenten Stammzellen gezüchtet.
Ausgehend von solchen pluripotenten Stammzellen haben die Forschenden eine Bauanleitung für die Herstellung dreidimensionaler, duktaler Organoide entwickelt, deren strukturelle und funktionale Eigenschaften dem Gangsystem der Bauchspeicheldrüse („Ductus pancreaticus“) entsprechen, das Verdauungsenzyme in den Zwölffingerdarm transportiert.
„In unserem Modell starten wir mit einem definierten genetischen Hintergrund und können davon ausgehend gezielt krebsfördernde Gene einschalten und die mutationsspezifischen Auswirkungen in den Organoiden beobachten“, erklären die Ulmer Erstautoren Markus Breunig und Jessica Merkle. In der Zellkultur ist es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bereits gelungen, die Entstehung von Krebsvorstufen in den Modellen auszulösen und zu untersuchen. In die Bauchspeicheldrüsen von Mäusen transplantiert, entwickelten sich diese Dysplasien bereits nach acht Wochen zu spezifischen Tumoren weiter.
Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit greifen die Forscher auf Gen-Editierung, Stammzell-Reprogrammierung und weitere biomedizinische Methoden zurück. Dadurch können sogar hochindividuelle, patientenspezifische Pankreas-Modelle für Untersuchungen hergestellt werden. „Besonders vielversprechend ist die Möglichkeit, personalisierte duktale Organoide zu züchten, indem beispielsweise Haare von genetisch vorbelasteten Patientinnen und Patienten zu pluripotenten Stammzellen ,reprogrammiert‘ werden“, erläutert Seniorautorin Dr. Meike Hohwieler.
Auch um die Ausbildung von Metastasen zu verstehen, planen die Forschenden nun längerfristige Untersuchungen mit den duktalen Pankreas-Organoiden. Darüber hinaus soll das Protokoll zur Herstellung der Mini-Organe so optimiert werden, dass eine Übertragung ins Mausmodell nicht mehr nötig ist. Auf längere Sicht lassen sich so womöglich Tierexperimente in der Krebsforschung reduzieren.
„Insgesamt können wir mithilfe der neuen Differenzierungsplattform genau definierte Pankreaskarzinome aus Stammzellen herstellen, in denen sich die Auswirkungen individueller Genmutationen untersuchen lassen. Somit hoffen wir, das Zusammenspiel mit anderen Ereignissen der Krebsentstehung in Zukunft besser zu verstehen – oder sogar individualisierbare therapeutische Ansätze für diese Krebsart zu identifizieren“, resümieren die Seniorautoren Heisenberg-Professor Alexander Kleger und Dr. Matthias Meier vom Pioneer Campus am Münchner Helmholtz Zentrum.
Mit den Münchner Ingenieuren arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Ulmer Universitätsmedizin bereits an einer technisch miniaturisierten Weiterentwicklung der Differenzierungsplattform, um Biomarker für die Früherkennung von Bauchspeicheldrüsenkrebs aus diesen Krankheitsmodellen ableiten zu können.
Dieser Text basiert auf einer Pressemitteilung der Universität Ulm. Die Studie haben wir euch hier und im Artikel verlinkt.
Bildquelle: adrien converse, unsplash