Organoide
Der Einsatz von Zelllinien eignet sich zur Beantwortung zahlreicher einfacher Fragestellungen. Für komplexere Studien hingegen, zum Beispiel zur Ausbreitung eines Virus in Geweben und deren Hemmung sowie das Zusammenspiel unterschiedlicher Zelltypen in einem Gewebe, sind Zellkulturmodelle notwendig, die den dreidimensionalen Aufbau von Organen und Geweben deutlich besser abbilden können als klassische zweidimensionale Zellkulturen. Solche 3D-in vitro-Modelle, die organspezifische Eigenschaften aufweisen, werden als Organoide bezeichnet. Die organähnlichen Miniaturgewebe erlauben die Beantwortung unterschiedlicher Fragestellungen zu organspezifischen Aspekten ohne dafür Versuchstiere einsetzen zu müssen.
Organoide für die Infektionsforschung
Am DPZ werden Organoide in mehreren unterschiedlichen Studien eingesetzt. Im Rahmen eines BMBF-geförderten Kooperationsprojektes zwischen der Abteilung Infektionsbiologie und der Forschungsplattform Degenerative Erkrankungen werden Organoide für tierversuchsfreie Infektionsstudien entwickelt. Die organähnlichen Gebilde werden aus Alleskönner-Stammzellen generiert. Diese Stammzellen sind Zellen, die noch nicht auf eine Funktion im Organismus festgelegt sind. Sie sind in der Lage durch Teilung entweder weitere Stammzellen oder durch Differenzierung spezialisierte Zellen wie beispielsweise Lungen- oder Leberzellen zu bilden. Die Forschenden fokussieren sich auf Organoide des Zentral- und peripheren Nervensystems. Anschließend sollen diese auf ihre Empfänglichkeit gegenüber Virus-Infektionen getestet werden. Hier stehen vor allem Herpes- und Zika-Viren im Fokus.
Erforschung der Gehirnentwicklung
Ein weiterer vielversprechender Ansatz ist die Verwendung der Organoide im Bereich Hirnforschung. Die DPZ-Nachwuchsgruppe Gehirnentwicklung und -evolution erforscht die evolutionäre Entstehung des Primatengehirns, speziell des Neokortex, der den größten Teil der Großhirnrinde ausmacht. Hierfür setzen die Forschenden Gehirnorganoide ein, die viele Eigenschaften des sich entwickelnden Neokortex abbilden. Dabei interessieren sich die Wissenschaftler*innen besonders für die genetischen Faktoren, die der Gehirnentwicklung zugrunde liegen. Um diese Prozesse ohne den Einsatz von Versuchstieren nachvollziehen zu können, haben sie eine Methode entwickelt Gehirnorganoide relative schnell und kosteneffizient genetisch zu verändern. Darüber hinaus können diese Organoide auch dazu genutzt werden, um Hirnfehlbildungen nachzustellen und die Entstehung dieser Erkrankungen besser zu verstehen.
