Der Darm, der die Tiere retten könnte

Wissenschaftler_innen erforschen, ob menschliches Darmgewebe Tierversuche ersetzen kann

Neben Mäusen und Ratten werden auch Frösche oft in Tierversuchen verwendet - besonders in Studium

Die endlose Diskussion über Tierversuche - ist sie notwendig oder nur schlichte Tierquälerei? - könnte durch eine gute Nachricht aus der Wissenschaft bald abgekürzt werden. Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben nämlich aus menschlichem Darmgewebe, das routinemäßig bei Operationen anfällt, so genannte Darmorganoide gezüchtet. Diese kleinen „Miniatur-Därme“ haben das Zeug, für molekularbiologische Untersuchungen eingesetzt zu werden. Da sie es möglich machen, Forschungsergebnisse direkt auf den Menschen zu übertragen, könnten damit künftig Tierversuche vermieden werden.

Warum Darmgewebe?
Der menschliche Darm ist essentiell für die Verdauung und die Aufnahme von Nährstoffen und Medikamenten. Für die Forschung rund um den Darm benötigen Wissenschaftler_innen Forschungsmodelle, die die physiologische Situation beim Menschen möglichst gut widerspiegelt.

Gewöhnliche Zelllinien und Tierversuche haben den Nachteil, dass die Forschungsergebnisse nicht unbedingt auf den Menschen übertragbar sind. Das Forschungsteam der TUM, das aus den Bereichen Ernährungswissenschaften, Medizin und Chemie kommt, konnte nun zeigen, wie ein modernes in vitro Modell, das aus menschlichen Darmbiopsien hergestellt wird, Fragen rund um die molekularen Vorgänge im Darm beantworten kann.

Messung des Transports von Nährstoffen und Medikamenten im Darm
Die Forscherinnen Eva Rath und Tamara Zietek konnten bereits vor Jahren Anwendungsmöglichkeiten von Darmorganoiden, also von Mikrostrukturen, die dem Darm ähneln, zeigen:

Die Mini-Därme eignen sich zum Beispiel als Modelle für Untersuchungen von Hormon-Ausschüttungen und von Transportmechanismen von Nahrung oder Medikamenten im Verdauungstrakt. Die darmähnlichen Mikrostrukturen wurden damals aus Mausgewebe gezüchtet. Nun ist es dem Team gelungen, diese Methodik auf Mini-Därme, die aus menschlichem Gewebe gezüchtet werden, zu übertragen und das Methodenspektrum zu erweitern.

Organoide bestehen aus so genannten Epithelzellen, der Zellschicht, die die Barriere zwischen dem Darminhalt mitsamt der Darmflora oder fachsprachlich „Mikrobiota“ und dem Körperinneren bildet. Diese Zellen sind nicht nur für die Aufnahme von Nährstoffen und Medikamenten verantwortlich, ihr Stoffwechsel beeinflusst auch Funktionen des gesamten restlichen Körpers.

„Viele molekulare Aspekte der Nährstoffaufnahme im Darm sind noch unbekannt. Wir wissen aber, dass einige Nährstofftransporter auch an der Aufnahme von Medikamenten beteiligt sind“, sagt Eva Rath, Wissenschaftlerin am Lehrstuhl für Ernährung und Immunologie an der TUM.

Die Forscher_innen zeigen jetzt in ihrer neuen Publikation, wie man in Organoiden den Transport von Nährstoffen und Medikamenten und die daraus resultierenden Veränderungen im Stoffwechsel messen kann. „Dies ebnet dem Modellsystem den Weg für medizinische und pharmakologische Anwendungsbereiche wie beispielsweise Arzneimitteltestungen“, so Rath.

Eine bessere Alternative zum Tierversuch
„Für die Erforschung von Krankheiten oder auch für Medikamententests ist es sehr wichtig, auf ein humanes Testsystem, also auf menschliche Organoide, zurückgreifen zu können, um speziesspezifische Versuchsergebnisse zu vermeiden“, sagt Tamara Zietek vom Lehrstuhl für Ernährungsphysiologie an der TUM.

Organoide hätten sich in den vergangenen Jahren zu einem der zukunftsträchtigsten in vitro-Modelle überhaupt entwickelt, auch als Ersatzmethoden zum Tierversuch, ergänzt die Forscherin.

Die von der Forschungsgruppe etablierten Verfahren hätten daher einen hohen Stellenwert, sowohl für die Grundlagenforschung, als auch für die Medikamentenentwicklung und für die Sicherheitstestung von Chemikalien und anderen Stoffen.

Hoffen wir, dass die gute Nachricht dazu führt, dass Tierversuche bald der Vergangenheit angehören.

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