Plazenta-Organoide aus dem 3D-Bioprinter könnten die Erforschung von Schwangerschaftskomplikationen revolutionieren. Forschende der University of Technology Sydney haben erstmals Platenza-Organoide gedruckt, die menschlichem Plazentagewebe sehr ähnlich sind. Die Organoide ermöglichen es, Erkrankungen wie Präeklampsie besser zu verstehen und neue Therapien sicher zu testen. Die Methode überwindet bisherige Grenzen, da Plazentagewebe aus dem ersten Trimester schwer zugänglich ist und tierische Modelle sowie auf tiergestütztem Material basierende Modelle die menschliche Plazenta nicht präzise nachbilden.
Erklärtes Ziel der Reduktion von Schwangerschaftskomplikationen
Forschende haben einen Durchbruch erzielt: Sie haben erstmals Plazenta-Organoide im 3D-Bioprinting-Verfahren hergestellt. Die neue Methode ermöglicht es, Schwangerschaftskomplikationen noch besser zu erforschen als bisher. Federführend in der Durchführung waren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der University of Technology Sydney (UTS).
Weltweit führten Schwangerschaftskomplikationen im Jahr 2023 zu über 260.000 mütterlichen Todesfällen und Millionen Todesfällen bei Säuglingen. Eine schwerwiegende Erkrankung, die mit Plazentadysfunktion in Verbindung steht, ist die Präeklampsie. Sie betrifft 5–8 % aller Schwangerschaften.
Die Studie wurde von Associate Professor Lana McClements und Erstautorin Dr. Claire Richards von der UTS School of Life Sciences geleitet. Sie wurde im Journal Nature Communications publiziert.
Frühe Schwangerschaft schwer zu erforschen
Im Rahmen der Publikation gab Professorin McClements einen Überblick über die wichtigsten Fragestellungen und erklärte, warum die menschliche Plazenta bisher so wenig erforscht ist.
Die Gewinnung von Plazentagewebe aus dem ersten Trimester ist weder praktikabel noch sicher. Dies macht die frühe Schwangerschaft schwer erforschbar. Wenn ein Baby geboren wird, hat sich die Plazenta bereits so stark verändert, dass sie nicht mehr der frühen Schwangerschaft entspricht
Prof. Lana McClements, Studienleiterin und Leitung der Cardio-Obstetrics Research Group der UTS
“Schwerwiegende Schwangerschaftskomplikationen wie die Präeklampsie gehören zu den großen Rätseln der Medizin. Dies liegt vor allem daran, dass aktuelle Tier- und Zellmodelle die menschliche Plazenta nicht präzise nachbilden können”, so McClements.
Bioprinting ermöglicht präzise Strukturen
Organoide, bedeuteten einen Durchbruch in der medizinischen Forschung, als sie erstmals 2009 beschrieben wurden. Die ersten Plazenta-Organoide wurden bereits im Jahr 2018 aus Trophoblasten gezüchtet – einem Zelltyp, der nur in der Plazenta vorkommt. Durch das Bioprinting konnten die Organoide nun noch weiter verbessert werden.
Bioprinting ist eine 3D-Drucktechnologie, die lebende Zellen und zellfreundliche Materialien verwendet, um dreidimensionale Strukturen zu erzeugen, die eine möglichst hohe Vergleichbarkeit mit menschlichen Organen aufweisen. In diesem Fall mischten die Forschenden Trophoblastenzellen mit einem synthetischen, kontrollierbaren Gel. Sie druckten die Mischung in tröpfchenweiser Präzision in Petrischalen.
Organoide ähneln menschlichem Plazentagewebe
Unsere gedruckten Zellen entwickelten sich zu Plazenta-Organoiden. Wir verglichen sie mit Organoiden, die mit traditionellen manuellen Methoden hergestellt wurden.
Claire Richards, Erstautorin der Studie, School of Life Sciences, Faculty of Science, UTS
Zum Vergleich der beiden Methoden gab Richards an: “Die Organoide im biogedruckten Gel entwickelten sich anders als jene in einem tierischen Gel. Sie bildeten unterschiedliche Mengen an Trophoblasten-Subtypen. Dies zeigte, dass die Umgebung kontrolliert, wie Organoide reifen. (…) Wir konnten nachweisen, dass diese Organoide menschlichem Plazentagewebe sehr ähnlich sind. Sie bieten ein präzises Modell der frühen Plazenta. Das bedeutet, wir können beginnen, das Puzzle der Schwangerschaftskomplikationen zusammenzusetzen und neue Medikamente sicher zu testen”, erklärte Dr. Richards.
Die Forschenden setzten ihre biogedruckten Organoide beispielsweise einem entzündlichen Molekül aus, das bei Frauen mit Präeklampsie in hohen Konzentrationen vorkommt. Anschließend testeten sie potenzielle Behandlungen.
“Während wir diese Modelle verfeinern, kommen wir einer Zukunft näher, in der Schwangerschaftskomplikationen vorhergesagt, verhindert und behandelt werden können, bevor sie Leben gefährden”, sagte Dr. Richards.
KI-gestützt, redaktionell bearbeitet nh
Quellen:
Artikel von nature communications
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