Künstlicher Reproduktionstrakt "Evatar" Zyklus in der Zellkultur

Forscher haben den weiblichen Zyklus im Labor nachgebildet und auch eine Schwangerschaft simuliert. Die Technik soll helfen, Medikamente für Frauen individuell zu testen.

Fortpflanzungsorgane der Frau
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Fortpflanzungsorgane der Frau


Das Original ist äußerst komplex: Der Reproduktionstrakt der Frau arbeitet in einem fein abgestimmten Regelkreislauf, in dem Eierstöcke, Eileiter und Gebärmutter von Hormonen gesteuert werden, der Auf- und Abbau von Schleimhaut koordiniert wird oder sich eine Eizelle bei einer Schwangerschaft einnistet. Das System ist anfällig, und Ärzte wissen nicht immer genau, wo konkret das Problem liegt.

US-Forscher haben daher jetzt ein 3D-Modell entwickelt, in dem sie das Gewebe von Eierstöcken, Eileitern, der Gebärmutter und der Leber miteinander verbunden haben. Damit ist es ihnen gelungen, einen vollständigen Menstruationszyklus in einer Zellkultur nachzuahmen, denn die Gewebe produzierten wie im natürlichen Zyklus verschiedene Hormone. Selbst den Zustand während einer Schwangerschaft konnten sie simulieren, wie die Wissenschaftler um Teresa Woodruff von der Northwestern University in Chicago im US-Staat Illinois in der Fachzeitschrift "Nature Communications" berichten.

Personalisierte Medizin

Das Ziel der Forschung: Mit dem Modell könnte getestet werden, ob Medikamente sicher und wirksam sind und warum eine Frau unfruchtbar ist. Aber auch Krankheiten wie Krebs, gutartige Tumoren und Endometriose könnten erforscht werden.

"All diese Krankheiten entstehen unter dem Einfluss von Hormonen, und abgesehen von der chirurgischen Entfernung wissen wir bisher nicht, wie man sie behandeln kann", erläutert Mitautorin Joanna Burdette von der University of Illinois in Chicago. "Dieses System erlaubt es uns zu untersuchen, was diese Erkrankungen hervorruft und wie man sie behandeln kann."

Vor allem könnte das Modell auch ermöglichen, für jede Frau individuell zu testen, welche Probleme bei ihr auftreten oder welche Medikamente ihr helfen. Denn der "Evatar" - so nennen die Wissenschaftler ihre Erfindung in Anlehnung an das Wort "Avatar" für einen künstlichen Menschen - soll in der Zukunft mit Stammzellen einer Patientin bestückt werden.

Fünf Gewebetypen kommunizieren miteinander

Es sei das erste Mal, dass das komplexe Reproduktionssystem der Frau funktionstüchtig in einer Zellkultur nachgebaut worden sei, schreiben die Forscher. Sie hatten zunächst separat untersucht, wie die Gewebe der verschiedenen Organe in der Zellkultur am besten überleben und wie sich ihre Funktionen aufrechterhalten lassen. Das ist möglich, weil die einzelnen Gewebe in der Zellkulturplatte in unterschiedlichen Abteilen voneinander isoliert sind.

"Evatar": Jedes einzelne Abteil steht für einen Teil des Reproduktionstraktes wie etwa die Eierstöcke, die Eileiter oder die Gebärmutter
Northwestern Medicine

"Evatar": Jedes einzelne Abteil steht für einen Teil des Reproduktionstraktes wie etwa die Eierstöcke, die Eileiter oder die Gebärmutter

Danach verschalteten sie fünf Gewebetypen miteinander: Das Eierstockgewebe stammte von Mäusen, das von Eileiter, Gebärmutterschleimhaut und -hals sowie der Leber stammte von Frauen. Gesteuert über ein Pumpsystem durchströmt eine bläuliche Flüssigkeit die Abteile, die die Funktion des Blutes übernimmt.

Messungen zeigten, dass die einzelnen Gewebe über einen vollständigen Zyklus von 28 Tagen miteinander interagierten. Follikel reiften heran, verschiedene Hormone wurden über den Zyklus hinweg in unterschiedlicher Menge gebildet. Durch Zugabe eines speziellen Zellkultur-Mediums simulierten die Forscher das Eintreten einer Schwangerschaft.

"Das System imitiert, was tatsächlich im Körper passiert", so Woodruff. "Das wird uns helfen, individualisierte Therapien zu entwickeln und etwa zu sehen, wie Frauen im Unterschied zu Männern Medikamente verstoffwechseln."

hei/dpa



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