Miniatur-Gebärmutterhals: Voll funktionsfähig und eine Riesenchance für die Forschung

Neue Mini-Organe: Wie sie uns helfen, Krankheiten besser zu verstehen
Foto: Colourbox.de

Einer Biologin der Universität Würzburg ist es gelungen, einen Gebärmutterhals im Labor nachzubilden. Das eröffnet viele Chancen in der Infektions- und Krebsforschung.

Dr. Cindrilla Chumduri, der Arbeitsgruppenleiterin am Lehrstuhl für Mikrobiologie der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) ist es gelungen, einen Gebärmutterhals lebensecht nachzubilden. Der Prozess erfolgt durch die Verwendung von Stammzellen, diversen Wachstumsfaktoren und dauerte etwa vier bis sechs Wochen. Zwar ist es eine verkleinerte Version des Organs, jedoch handelt es sich um eine voll funktionsfähige Nachbildung eines Gebärmutterhalses.  Die Hauptaufgabe des Gebärmutterhalses ist, Spermien den Weg in die Gebärmutterhöhle zu ermöglichen. So kann die Befruchtung der Eizelle stattfinden. Zudem schützt er den weiblichen Fortbildungstrakt vor Viren, Bakterien und Pilzen.

Durch diese sogenannten 3D-Organoiden lassen sich Krankheitsprozesse – in diesem Fall insbesondere der Gebärmutterhalskrebs – gut erforschen. Die Suche nach neuen Wirkstoffen, Eingriffe am Genom und die Modellierung von Krankheiten ist nun durch die lebensechte Nachbildung möglich. 

„Bislang hat der Wissenschaft ein System gefehlt, das die zellulären, physiologischen und funktionellen Eigenschaften der verschiedenen Zelltypen im Gebärmutterhals gut widerspiegelt“, so Doktor Chumduri. Die Nachbildung des Gebärmutterhalses ist eine Neuheit, die große Hoffnung für die Krebsforschung mit sich bringt. 

Nachbildung mithilfe von Stammzellen

Die Forscher:innen haben Stammzellen aus dem Zervix entnommen, um die Nachbildung entwickeln zu können.
Die Forscher:innen haben Stammzellen aus dem Zervix entnommen, um die Nachbildung entwickeln zu können.
(Foto: CC0 / Pixabay / 16692474)

Um den Gebärmutterhals nachzubilden, haben Dr. Cindrilla Chumduri und ihr Team sogenannte adulte epitheliale Stammzellen als Ausgangsmaterial verwendet.

Der Gebärmutterhals bildet das Bindeglied zwischen Gebärmutterhöhle und Vagina. Er besteht aus dem Endozervix, welcher an die Gebärmutter angrenzt und dem sogenannte Ektozervix, welcher in die Vagina hineinragt. Die Stammzellen wurden in Biopsien, also Gewebeentnahmen, den Endo- und Ektozervices entnommen. Durch eine einzigartige Kombination aus Wachstumsfaktoren sowie unterschiedlicher Kultivierungsverfahren haben die Forscher:innen die verkleinerte, aber sonst lebensechte 3D-Nachbildung entwickeln können.

Die Übergangszone, in der Endo- und Ektozervix ineinander übergehen, ist besonders anfällig für Infektionen. Die meisten Gebärmutterhalskrebserkrankungen haben dort ihren Ursprung.

In weiteren Experimenten haben die Wissenschaftler:innen die Stammzellen zusätzlich genetisch manipuliert. Es wurden die Stammzellen-Gene des Humanen Papillomvirus (HPV) implantiert, die für die Krebsbildung verantwortlich sind. Damit lässt sich möglicherweise ein Rätsel lösen, an dem sich die Wissenschaft schon lange die Zähne ausbeißt.

Ko-Infektionen für die Krebsentwicklung

Der Wissenschaft ist bereits bekannt, dass HPV die treibende Kraft der Krebserkrankungen am Gebärmutterhals ist. Dennoch ist eine Infektion mit dem Virus nicht gleichbedeutend mit einer bösartigen Gewebeneubildung: Aktuelle Statistiken gehen davon aus, dass etwa 80 Prozent aller Frauen im Laufe ihres Lebens eine HPV-Infektion durchmachen. Doch weniger als 1 von 100 Frauen, die mit einem Hochrisikotyp infiziert sind, erkrankt im Durchschnitt etwa 15 Jahre nach der Infektion an Gebärmutterhalskrebs, so das deutsche Krebsforschungszentrum.

Vermutet wird nun, dass es weitere Faktoren gibt, die das Risiko für Gebärmutterhalskrebs erhöhen. Zum Beispiel eine Ko-Infektion mit anderen sexuell übertragbaren Krankheitserregern, wie etwa dem bakteriellen Erreger Chlamydia trachomatis.

Doktor Chumduri und ihr Team haben nun die Möglichkeit, diese Ko-Infektionen und die langfristigen Auswirkungen einer Virusinfektion genauer zu untersuchen.

Großes Potential für wissenschaftliche Forschung

Cindrilla Chumduri ist sich sicher: Die 3D-Organoiden sind ideal für die Untersuchung und Modellierung der Biologie des Gebärmutterhalses, der Interaktionen zwischen Wirt und Krankheitserreger und der Krankheitsentwicklung. Zudem ist die Nachbildung extrem hilfreich für weiterführende Experimente und Forschungen.

Sie ist überzeugt: „Insgesamt bietet das Organoidmodell des Gebärmutterhalses ein großes Potenzial für weitere Fortschritte bei der Erforschung der Biologie des weiblichen Fortpflanzungstrakts.“

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