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Züchtung von Organoiden auf Internationaler Raumstation ISS

UZH Space Hub und Airbus Defense and Space bringen mit dem nächsten Versorgungsflug zur Internationalen Raumstation ISS ein Experiment ins All, mit dem die industrielle Produktion menschlichen Gewebes in Schwerelosigkeit weiter vorangetrieben werden soll.

Mit diesem Schritt könnte der Weltraum zur Werkstätte werden, um menschliche Mini-Gewebe für den irdischen Einsatz in Forschung und Medizin herzustellen. Erste vorbereitende Tests mit differenzierten organähnlichen Leber-, Knochen- und Knorpel-Strukturen auf der ISS vor 18 Monaten waren erfolgreich verlaufen.

„Auf der Erde lassen sich wegen der Schwerkraft ohne Stützskelette keine dreidimensionalen Organoide produzieren», erläutert Biologin Cora Thiel. Auf großes Interesse stoßen solche 3D-Organoide bei Pharmaunternehmen: Toxikologische Studien könnten so ohne Umweg über Tiermodelle direkt an menschlichen Geweben durchgeführt werden. Aus Patientenstammzellen gezüchtete Organoide könnten zudem in Zukunft als Bausteine für Gewebe-Ersatz zur Therapie geschädigter Organe eingesetzt werden. Denn die Zahl der gespendeten Organe kann den weltweiten Bedarf an Tausenden von Spenderorganen bei Weitem nicht decken.

Das neue Probenmaterial wird Anfang Oktober zurück zur Erde kommen. Erste Ergebnisse sind ab November zu erwarten. Geplanter Start der Mission ist der 28. August 2021 um 3:37 EST vom Launch Pad LC-39A, Kennedy Space Center, Florida, USA.

Referenz: Universität Zürich
UZH und Airbus züchten menschliches Mini-Gewebe auf der Internationalen Raumstation ISS, Medienmitteilung 26.8.2021 Universität Zürich; https://www.media.uzh.ch/de/medienmitteilungen/2021/UZH-Space-Hub.html

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Fresszellen bei Embryonen identifiziert

In einem vollständig entwickelten Menschen, Zebrafisch oder einer Maus ist es die Aufgabe von „Fresszellen“ (Makrophagen) des Immunsystems, abgestorbene Zellen zu beseitigen. Allerdings hat ein neu geformter Embryo noch kein Immunsystem, geschweige denn spezialisierte Fresszellen. Er besteht im Wesentlichen aus sich schnell teilenden Zellen. Die raschen Teilungsvorgänge machen ihn auch anfällig für Zellfehler, so die Forscher Verena Ruprecht und Stefan Wieser vom Barcelona Institute of Science and Technology.  Solche Fehler bei der Teilung sind wahrscheinlich der Hauptgrund, dass sich manche Embryos vor der Einpflanzung (Implantation) nicht richtig entwickeln, sowie für Fehlgeburten.

Das erste spezialisierte Gewebe, das sich in einem Embryo bildet, ist die Außenhaut (Epithel). Wie die Forscher nun herausfanden, sind es auch diese Zellen, die während des schnellen Wachstums die Aufgabe der Immunzellen übernehmen. Wie später die Makrophagen erkennen sie sterbende Zellen daran, dass diese einen Fettstoff (Phosphatidylserin) an der Außenseite präsentieren, anstatt ihn an der Innenseite der Zellmembran zu verstecken. Die Epithelzellen formen daraufhin Fortsätze an der Oberfläche und reichen die kaputten Zellen weiter, um die Beseitigung der sterbenden Zellen zu beschleunigen. Dann fressen sie diese schließlich so auf, wie es die spezialisierten Immunzellen später ebenfalls tun.

In Zukunft könnte man nach einer künstlichen Befruchtung die Außenseite der Embryos nach solchen Fressvorgängen untersuchen, meint Ruprecht. Da sie einen Hinweis auf mögliche Probleme geben: „Es wäre eine nicht-invasive Methode, um zu erkennen, ob in einem Embryo Zelltod stattgefunden hat, der wiederum ein Hinweis auf Zellfehler und Probleme bei der Zellteilung ist.“

Referenz: BIST
Pressemeldung Science APA, 29.3.2021; Embryo-Außenhaut erkennt und vernichtet sterbende Zellen; Cooperative epithelial phagocytosis enables error correction in the early embryo, Nature 2021; https://doi.org/10.1038/s41586-021-03200-3

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Eizellen haben bestimmte Vorlieben

In einer aktuell publizierten Studie wurde festgestellt, dass  Eizellen gewisse Vorlieben haben und ihren chemischen Lockruf nicht an alle Spermien gleichermaßen richten. Demnach wählt die Eizelle die genetisch für sie passenden Spermien aus. Lange Zeit ist man davon ausgegangen, dass Eizellen lediglich passive Empfängerinnen von Spermien sind und deren chemischer Lockruf bloß den Weg für die Spermien weist.

Für die Studie erhielten die Forscher Follikelflüssigkeits- und Spermienproben von insgesamt 44 Paaren, die sich einer IVF im St. Mary’s Hospital, Manchester unterzogen. Die Untersuchungen erfolgten anonymisiert und die Ergebnisse wurden nicht an die Spender kommuniziert.

Interessanterweise wurde nämlich bei etwa jedem zweiten Versuch festgestellt, dass die Eizelle die Spermien eines fremden Mannes bevorzugte und nicht jene des Partners der Spenderin. Ob die Gene von Frau und Mann zusammenpassen oder nicht, ist im Körpergeruch begründet. Allerdings sieht die Partnerwahl außerhalb des Labors anders aus, da es zahlreiche weitere Gründe für die Auswahl des Partners gibt und diese nicht ausschließlich aufgrund des Geruchs getroffen wird.

Referenz:
Proceedings of the Royal Society B, Published: 10 June 2020
https://doi.org/10.1098/rspb.2020.0805

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