Steuerung der Organoid-Entwicklung mithilfe von DNA-Mikrokugeln

Das neue Verfahren des Molekularen Engineerings, entwickelt von einem interdisziplinären Team verwendet Mikrokugeln aus gefalteter DNA. Diese Kugeln können Signalmoleküle enthalten, die gezielt an beliebigen Stellen innerhalb der Organoide freigesetzt werden. Dies geschieht durch UV-Lichteinstrahlung und ermöglicht es, die Entwicklung der Organoide auf bisher nicht gekannte Weise zu beeinflussen. 

Laut Dr. Cassian Afting, wissenschaftlich tätiger Mediziner am Centre for Organismal Studies (COS), war es bislang nicht möglich, das Wachstum von Gewebestrukturen im Inneren zu kontrollieren. Mit dem neuen Ansatz können Forschende nun genau festlegen, wann und wo Entwicklungssignale ausgelöst werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Organoid-Forschung, insbesondere in Bezug auf die realistischere Nachbildung von Gewebearten. 

n einem ersten Schritt überprüfte das Team das Verfahren an Netzhautorganoiden des Japanischen Reisfisches Medaka. Hierbei wurden mit Wnt-Signalmolekülen beladene Mikrokugeln in das Gewebe eingebracht. Damit gelang es, Zellen des retinalen Pigmentepithels neben neuroretinalem Gewebe zu bilden. 

„Durch die gezielte Freisetzung von Signalmolekülen erhalten wir einen realistischeren Zellmix und nähern uns der natürlichen Zusammensetzung des Gewebes“, so Prof. Kerstin Göpfrich, Forscherin im Bereich der synthetischen Biologie. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sehen in diesem Verfahren großes Potenzial, da sich die DNA-Mikrokugeln flexibel an verschiedene Arten von Gewebe und Signalmolekülen anpassen lassen. 

Prof. Joachim Wittbrodt, Entwicklungsbiologe am COS, betont: „Komplexere Organoidmodelle könnten die Forschung auf dem Gebiet der menschlichen Entwicklung und Krankheit beschleunigen und potentiell auch die Organoid-basierte Wirkstoffforschung bereichern.“ 

Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des Exzellenzclusters „3D Matter Made to Order“ durchgeführt, der von der Universität Heidelberg und dem Karlsruher Institut für Technologie getragen wird. Gefördert wurde das Projekt durch den Europäischen Forschungsrat und die Deutsche Forschungsgemeinschaft. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology veröffentlicht. 

MEDICA.de; Quelle: Universität Heidelberg