Fokus

Am Institut für Virologie und Immunologie (IVI) in Bern forscht ein Team unter der Leitung von Marco Alves an Organoiden: An in Labor gezüchteten Gewebestücken, die Organen ähneln und völlig neue Forschungsansätze ermöglichen.

In den Jahren 2008 und 2009 haben Forschende in Japan und in Holland es geschafft, aus Stammzellen dreidimensionale Zellkulturen zu züchten, so genannte Organoide. «Das war eine sehr wichtige Entdeckung, welche die Türe zur weiteren Entwicklung von Organoiden geöffnet hat», sagt Marco Alves. Seit 2017 arbeiten auch er und sein Team am Institut für Virologie und Immunologie (IVI) in Bern mit Organoiden.

Aus Stammzellen züchtet das IVI zum Beispiel Hirn-Organoide, die rund einen halben Zentimeter gross sind. «Hirn-Organoide sind am einfachsten zu generieren», sagt Marco Alves. Denn eine Stammzelle entwickelt sich zu einer Hirnzelle, wenn sie nicht in eine andere Richtung geleitet wird. Die Forschenden am IVI untersuchen an den Organoiden die Auswirkungen von zoonotischen Viren auf den Menschen. «Wir versuchen den Mechanismus zu verstehen, durch den Viren die Fähigkeit erwerben, auf den Menschen zu gelangen», sagt Marco Alves; «unser Ziel ist es, Therapien zu entwickeln». Aktuell arbeitet das IVI unter anderem an Fragen rund um das Zeckenenzephalitis-Virus und das West-Nil-Virus. «Die Erforschung von Infektionskrankheiten erfordert sehr fundierte Kenntnisse und ist multidisziplinär», sagt Marco Alves. Das Team am IVI sei eines der wenigen in der Schweiz, das solchen Fragen nachgehe.

Weniger Tierversuche

Genutzt werden Organoide auch in der personalisierten Medizin: Dank ihnen lassen sich individualisierte Medikamente herstellen. Derzeit wird dies vor allem in der Krebsforschung und bei Mukoviszidose eingesetzt. Krankheiten wie Krebs oder Bluthochdruck können an Organoiden direkter simuliert werden als mit herkömmlichen Methoden.

An Organoiden sind zudem Forschungsarbeiten möglich, die am Tier gar nicht möglich wären. Und dank der Forschung an Organoiden entfallen zahlreiche Tierversuche, beispielsweise bei Untersuchungen von Medikamenten. Sämtliche Tierversuche können Organoide jedoch nicht ersetzen. Denn einige Recherchen sind an den dreidimensionalen Zellkulturen gar nicht möglich: Um beispielsweise Impfungen zu testen, braucht es einen Organismus mit einem Immunsystem. Organoide besitzen jedoch kein Immunsystem. «Oftmals entwickeln wir ein Molekül an den Organoiden, müssen es am Schluss aber noch am Tier testen», sagt Marco Alves. «Unter dem Strich benötigen wir jedoch weniger Tierversuche.»

Organoide in der Veterinärmedizin

Die Forschung an und mit Organoiden entwickelt sich rasch weiter. Heute werden für Menschen und Mäuse – die am besten erforschten Spezien – Organoide für fast alle Organe hergestellt. In der Veterinärmedizin sind Organoide von Schweinen und Hunden am meisten erforscht. «Derzeit ist das Wissen noch ungenügend, um für alle Tiere Organoide aller Organe zu entwickeln», sagt Marco Alves. «Längerfristig ist jedoch in der Veterinärmedizin dasselbe möglich wie in der Humanmedizin – es ist eine Frage der Kosten und des Willens.»

Heute sind Organoide nicht vaskularisiert; daher ist auch ihre Grösse beschränkt. «Die Zellen erhalten nicht genügend Sauerstoff und Nahrung und sterben mit der Zeit ab», sagt Marco Alves. Solange sie keine Blutgefässe entwickeln, kann auch noch nicht an Organspenden durch Organoide gedacht werden.

Neue ethische Fragen

Zwar ersetzt die Forschung an Organoiden Tierversuche. Doch bringen die dreidimensionalen Zellkulturen auch neue ethische Fragen mit sich, vor allem, wenn sie immer weiter entwickelt und komplexer werden. «Was ist der moralische Status eines Hirn-Organoides?» fragt Marco Alves. «Verspüren sie Schmerz? Haben sie ein Bewusstsein?» Je komplexer die Systeme würden, umso dringender sei es, dass die Gesellschaft Antworten darauf finde.