4. Next-Gen Organ-on-Chips & Organoids Workshop
Forschung an Organoiden - Regulierung, Ethik und Finanzierung
Just a few millimeters across, organoids are clumps of cells that resemble the brain.
Madeline Andrews, Arnold Kriegstein’s lab, UCSF
Gentechnologie als Grundlage der Organoid-Forschung
Die Entwicklung und Anwendung von Organoiden ist eng mit modernen gentechnologischen Verfahren verbunden. Organoide entstehen oft aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen), die gentechnisch verändert werden können, um spezifische Krankheitsmodelle zu erzeugen. Dies ist insbesondere für die Erforschung von genetisch bedingten Krankheiten wie Mukoviszidose oder Krebs von grosser Bedeutung. Darüber hinaus eröffnen Technologien wie CRISPR-Cas9 neue Möglichkeiten, genetische Mutationen in Organoiden gezielt zu untersuchen und zu korrigieren, was langfristig therapeutische Ansätze revolutionieren könnte.
Ein bahnbrechendes Gebiet
Seit mittlerweile ungefähr 15 Jahren ist es möglich, einzelne Organoide herzustellen, beispielsweise Darmorganoide, Hirnorganoide oder Krebsorganoide. Mittlerweile können sogar verschiedene Organtypen von Organoiden miteinander kombiniert werden, sogenannte Multi-Organ-Chips. Diese Modelle erlauben es, komplexere Fragestellungen zu bearbeiten. Anhand von vaskularisierten Krebsorganoiden, d. h. Krebsorganoide, welche Blutgefässe enthalten, können die Vorgänge in Tumoren besser studiert werden. Die Bluthirnschranke, ein komplexes Gewebesystem, welches das Gehirn vor Giftstoffen schützt, kann durch die Kombination verschiedener Organoide modelliert werden. Das Modell kann dann beispielsweise auf die Durchlässigkeit von Wirkstoffen getestet werden. Durch die Kombination von verschiedenen Geweben inklusive Immunzellen kann eine Art in-vitro-Immunsystem konstruiert werden. An diesem können dann beispielsweise Impfungen getestet werden.
Anwendungen von Organoiden
Zystische Fibrose ist eine Krankheit, bei der ein bestimmtes Gen mutiert ist. In der Klinik die richtige Therapie für den richtigen Patienten zu eruieren, ist oft schwierig. Das Testen verschiedener Medikamentenkombinationen direkt am Patienten ist oft langwierig und belastend. Deshalb wurde eine personalisierte Medizin-Methode herangezogen: Organoide, welche von Gewebe direkt vom Patienten stammen, werden kultiviert. Auf diesen Organoiden können dann verschiedene Medikamentenkombinationen getestet werden. Die Kombination, welche in vitro am besten funktioniert, wird anschliessend am Patienten angewendet. Dasselbe Prinzip wird bei Krebspatienten benutzt: Indem man Präparatkombinationen direkt an patientenspezifischen Organoiden testet, kann schneller und einfacher die richtige Therapie gefunden werden.
Auch in der präklinischen Forschung werden Organoide eingesetzt: Drug-Screenings können dank Organoiden direkt an menschlichem Gewebe durchgeführt werden. Dadurch erhofft man sich eine schnellere Translation in die Klinik, als wenn man Tiermodelle oder Zelllinien verwendet.
Politische Dimension der Organoid-Forschung
Die Nutzung von Organoiden in der Forschung und potenziell auch in der Therapie wirft ethische und regulatorische Fragen auf. Während Organoide das Potenzial haben, Tierversuche zu reduzieren, besteht gleichzeitig die Herausforderung, klare ethische Leitlinien für die Nutzung von menschlichem Gewebe und genetischen Modifikationen zu definieren. Politische Debatten über den Schutz der Patientendaten, den Umgang mit genetischen Veränderungen und die Rahmenbedingungen für klinische Tests sind daher unvermeidlich.
