Mini-Organe im All: Leberorganoide in Schwerelosigkeit

Wie reagiert Lebergewebe auf Schwerelosigkeit und kosmische Strahlung? Ein Forschungsprojekt der TU Dresden untersucht erstmals Maus-Leberorganoide unter realen und simulierten Weltraumbedingungen – mit dem Ziel, neue Erkenntnisse für die Weltraummedizin und medizinische Innovationen zu gewinnen.

Weltraummissionen stellen den menschlichen Körper vor besondere Herausforderungen. Mikrogravitation und erhöhte Strahlenbelastung beeinflussen zentrale biologische Prozesse, etwa in Immun-, Nerven- und Muskelzellen. Vor dem Hintergrund der Hightech Agenda der Bundesregierung und des Wissenschaftsjahres "Medizin der Zukunft" rückt die TU Dresden (TUD) mit dem Projekt ILLUMINATE die Weltraumbiologie stärker in den Fokus.

Im Rahmen des Cellbox-Programms des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) untersucht das Forschungsteam erstmals Maus-Leberorganoide – im Labor gezüchtete Mini-Modelle der Leber – unter realen und simulierten Weltraumbedingungen.

Mit zunehmender Dauer von Raumfahrtmissionen gewinnt die Frage an Bedeutung, wie sich Organe langfristig an Schwerelosigkeit und kosmische Strahlung anpassen. Diese Erkenntnisse sind nicht nur für die Gesundheit von Astronautinnen und Astronauten relevant, sondern liefern auch Hinweise auf Stressreaktionen, Gewebealterung und Regenerationsprozesse.

Für die Missionen Cellbox-4 und Cellbox-5 kommen smartphonegroße Minilabore zum Einsatz, die mehrere Wochen in einem Raumfahrzeug um die Erde kreisen. Acht Forschungsteams an deutschen Einrichtungen führen darin biologische und biomedizinische Experimente durch.

Ein Teilprojekt wird von Prof. Nils Cordes, Leiter des Bereichs Strahlenbiologie am OncoRay – Nationales Zentrum für Strahlenforschung in der Onkologie, geleitet. Untersucht werden Veränderungen der extrazellulären Matrix, der Genaktivität sowie der Chromatinstruktur von Maus-Leberorganoiden unter realer und simulierter Mikrogravitation.

Ein zentrales Element des Projekts ist der erstmalige Einsatz der ATAC-Sequenzierung im Weltraum. Mit dieser Methode lässt sich analysieren, welche Bereiche der Erbinformation in einer Zelle aktiv sind.

Ziel ist es, die Geschwindigkeit und Mechanismen von Gewebeveränderungen im All präzise zu erfassen. Die Daten sollen kurz- und langfristige Effekte aufzeigen und zur Entwicklung von Schutzstrategien für Organe bei Langzeitmissionen beitragen.

"Die weltraumbiologische Forschung besitzt einen enormen transformativen Charakter, der weit über die Grundlagenwissenschaft hinausgeht. Für unser Team ist es etwas Besonderes, dass eine von uns entwickelte Idee tatsächlich ins All fliegt und dazu beiträgt, die Grundlagen der Gewebebiologie besser zu verstehen", sagt Prof. Cordes.

Die Leberorganoide werden von Prof. Meritxell Huch am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden bereitgestellt. Die bioinformatische Auswertung erfolgt durch das DRESDEN-concept Genome Center der TU Dresden. Experimente unter künstlicher Schwerelosigkeit entstehen in Kooperation mit der Goethe-Universität Frankfurt sowie dem Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des DLR.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) fördert das Projekt von November 2025 bis Oktober 2028 mit 280.204 Euro.

MEDICA.de; Quelle: Technische Universität Dresden