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Der gesamte weibliche Menstruationszyklus kann nun in einer Petrischale repliziert werden

2022

Der beste Weg, den menschlichen Körper - und die Drogen, die wir in ihn stecken - zu verstehen, besteht darin, die Organe zu untersuchen, während ihre Zellen gedeihen, atmen und sich vermehren. Aber das kann man nicht wirklich tun, wenn sich diese Organe in echten, lebenden Menschen befinden. In den letzten Jahrzehnten haben Forscher daher "Organe auf einem Chip" geschaffen - winzige Petrischalen von Zellen, die ähnlich wie das beabsichtigte Untersuchungsorgan funktionieren. Und sie hatten ziemlich gute Erfolge. Es war jedoch viel schwieriger, ein System zu entwerfen, an dem eine Handvoll Organe beteiligt sind - wie der weibliche Menstruationszyklus.

In einem von den National Institutes of Health finanzierten Bericht, der diese Woche in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, haben Forscher einen Weg gefunden, um Zellen aus jedem Organ, das am Menstruationszyklus beteiligt ist, in eine voll funktionsfähige Einheit zu integrieren - alle auf einem einzigen Petri Gericht. Einmal perfektioniert, könnte diese Technik den Forschern helfen, die mit diesem System verbundenen Schritte besser zu verstehen und zu verstehen, was zu tun ist, wenn diese Prozesse fehlschlagen.

"Diese interagierenden Organe sind Teil der normalen Physiologie", sagt Teresa Woodruff, leitende Forscherin der Studie und Professorin für Geburtshilfe und Gynäkologie an der Feinberg School of Medicine im Nordwesten. Bisher war es jedoch schwierig, sie zu modellieren. Mit diesem neuen System können Wissenschaftler den Menstruationszyklus viel einfacher untersuchen.

Die Idee hinter einem "Organ-auf-einem-Chip" ist es, genau nachzuahmen, wie ein menschliches Organ oder Organsystem im Körper funktioniert, auf einem Chip, der in einem Labor manipuliert werden kann. Die Forscher können dann die Wirksamkeit und Sicherheit neuer Medikamente im Labororgan testen, bevor sie an einem lebenden Menschen getestet werden. Je näher das Labororgan an der Realität ist, desto sicherer können Forscher die Wirkungsweise eines Arzneimittels beurteilen. Aber Antibabypillen wirken beispielsweise auf das gesamte Fortpflanzungssystem - Eierstöcke, Eileiter, Gebärmutter und Gebärmutterhals - als Ganzes. Woodruff und ihre Kollegen wussten, dass sie, um die Wirksamkeit von Verhütungsmitteln in einem Labor zu untersuchen, ein ähnliches Fortpflanzungssystem für mehrere Organe entwickeln müssten.

Während Wissenschaftler bereits andere Organe auf einem Chip geschaffen haben (einschließlich Gehirn, Herz und Lunge), hatte niemand ein System geschaffen, das alle an der weiblichen Fortpflanzung beteiligten Organe umfasste. Zu diesem Zweck begann das Team mit der Untersuchung des Eierstockgewebes und begann dann nacheinander mit der Aufnahme weiterer Organzellen, bis ein voll funktionsfähiges System zur Verfügung stand, das die hormonellen und physiologischen Vorgänge im Verlauf eines 28-tägigen Fortpflanzungszyklus nachahmt.

Die Forscher planen nun, nicht nur die Wirksamkeit von Verhütungsmitteln zu untersuchen, sondern auch deren Wechselwirkung mit und Wirkung auf andere Gewebe und Organsysteme im Körper, wie das Herz-Kreislauf-System sowie die Knochendichte und die Knochengesundheit. Sie können dies tun, indem sie eine kleine Anzahl von Zellen in ihrem neuen System durch Herz- oder Knochenzellen ersetzen, um zu sehen, wie sich diese Gewebe gegen den Hormonkreislauf behaupten.

Es gibt so viele Systeme, die vom Hormonkreislauf betroffen sind, sagt Woodruff. Ein perfektes Beispiel dafür ist der Magen-Darm-Trakt. Ähnlich wie der Fortpflanzungszyklus ändert sich der GI-Trakt dynamisch als Reaktion auf Hormone, wenn diese einen 28-Tage-Zyklus durchlaufen. "Entzündliche Darmerkrankungen wie Morbus Crohn sind wirklich hartnäckige Probleme, für die wir wenig Verständnis haben", sagt Woodruff. Die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen diesem Hormonkreislauf und dem Verdauungstrakt könnte zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise des Darms und des Einflusses von Hormonen auf den Darm von Personen mit Magen-Darm-Erkrankungen führen.

Zukünftig wollen die Forscher ein ähnliches System für die Untersuchung männlicher Fortpflanzungsorgane entwickeln und die Anzahl der Tage, an denen sie den weiblichen Fortpflanzungszyklus untersuchen können, verlängern, um die hormonellen Auswirkungen auf andere Systeme besser zu verstehen. [Anfangs] schienen 28 Tage eine absurd lange Zeitspanne zu sein, sagt Woodruff. "Jetzt, wo wir da sind, sind wir wirklich bestrebt, das System an seine Grenzen zu treiben."

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