Gewebezucht: Fruchtbare Eierstöcke aus dem 3-D-Drucker
Gewebezüchter haben Mäusen eine Eierstockprothese eingesetzt, die gesunde Nachkommen hervorbringt.
Wenn Krebspatientinnen mit Chemotherapie behandelt werden, dann leidet nicht allein der Haarwuchs, sondern auch die Eierstöcke und damit die Möglichkeit, Kinder zu bekommen. Seitdem Biologen in der Lage sind, aus Stammzellen auch eizellbildendes, Eierstock-ähnliches Gewebe zu züchten, besteht die Hoffnung, solchen Patientinnen oder auch Frauen mit vorzeitig einsetzenden Wechseljahren zu helfen – zum Beispiel mit Eierstock-Imitaten aus dem 3-D-Drucker. Das hat eine Forschergruppe um Ramille Shah von der Northwestern University in Illinois, USA, nun zumindest bei Mäusen versucht.
Unreife Eizellen in Gelatin-Gerüst gedruckt
Mit einer Tintenstrahldruckern nachempfundenen Technik platzierten die Forscher dabei Zellen Schicht für Schicht übereinander, eingebunden in ein gelatinöses Hydrogel. In dieses Gerüst setzten sie unreife Eizellen und transplantierten die Bioprothese in weibliche Mäuse, denen zuvor die Eierstöcke entfernt worden waren. Die künstlichen Organe brachten nicht nur einen normalen Eisprung hervor, sondern die Eizellen waren auch befruchtungsfähig und brachten gesunde Nachkommen zustande, schreiben die Forscher im Fachblatt „Nature Communications“. Außerdem waren die künstlichen Eierstöcke auch in der Lage, den Hormonhaushalt der Mäuse zu regulieren – eine wichtige Funktion dieses Gewebes beispielsweise für die Einleitung der Pubertät bei Mädchen. „Der Zweck dieses Gerüsts ist, die Funktion eines Eierstock nachzuahmen“, sagt die beteiligte Forscherin Monica Laronda, inzwischen am Stanley Manne Children’s Research Institute in Chicago. Das schließe nicht nur die Produktion von Eizellen in der fruchtbaren Phase, sondern jedes Stadium des Lebens einer Frau ein, von der Pubertät bis zur natürlich einsetzenden Menopause.
In einer solchen, jahrzehntelang funktionierenden Eierstockprothese müssen sich vor allem die Nährzellen wohlfühlen. Diese Follikelzellen produzieren nicht nur Hormone, sie sind auch für die Versorgung und das korrekte Heranreifen der Eizellen unabdingbar. Ähnliche Prothesen waren bei Tests in Mäusen in der Lage, Nachkommen hervorzubringen. Dieses Implantat ist jedoch das erste 3-D-gedruckte, was deshalb wichtig sei, weil so eine Gerüststruktur konstruiert werden könne, die den Follikelzellen einen Überlebensvorteil verschafft. „Ohne 3-D-Drucker wäre es nicht möglich gewesen, eine solch stabile, gelatinöse Struktur zu produzieren“, sagt Shah. Die Forscher orientierten sich dabei an der natürlichen Struktur von Eierstöcken und der Lage der Zellen im Gewebe. Beim Druck des Gels schufen sie Poren, in denen die Zellen geschützt liegen und durch die Körperflüssigkeiten Nährstoffe herantransportieren können.
Von der Haut- zur Stammzelle, von der Stamm- zur Eizelle
Ob derartige Gewebe allerdings in Menschen funktionieren würden, lässt sich noch nicht sagen. Eierstockgewebe des Menschen ist wesentlich größer, muss also viel stärker durchblutet werden, um ausreichend versorgt zu sein. Bislang ist es aber kaum möglich, Gefäße in das künstliche Gewebe einzudrucken. In kleinen Nagetieren fällt das kaum ins Gewicht, weil die Retortenorgane winzig genug sind, um von außen durch Diffusion mit Nährstoffen versorgt zu werden - nicht so beim Menschen.
Unklar ist auch, woher die eizellbildenden Stammzellen kommen sollen, aus denen in der Prothese befruchtungsfähige Eizellen heranreifen müssen. Dass sie sich aus embryonalen Stammzelllinien prinzipiell herstellen lassen, ist bekannt. Allerdings trügen diese Zellen die Gene einer anderen Frau, nicht der Patientin. Möglich wäre es aber, der Patientin Bindegewebszellen zu entnehmen und sie zu eizellbildenden Stammzellen umzuprogrammieren. Dann wären die Nachkommen genetisch verwandt.
Eine derartige Reprogrammierung von Stammzellen in Ei- und sogar Samenzellen ist Forschern bereits gelungen. Wie sicher derart künstlich erzeugte Keimzellen indes sind, und ob sie langfristig gesunde Nachkommen erzeugen können, ist offen.