Forscher haben ein „On-a-Chip“-Modell des weiblichen Fortpflanzungssystems zusammengestellt. Die Neuheit wird bei der Erforschung von Krankheiten (wie Gebärmutterhalskrebs) helfen und das Testen von Fruchtbarkeitsmedikamenten noch vor klinischen Studien ermöglichen.
Um das menschliche Fortpflanzungssystem besser zu verstehen, haben Wissenschaftler im Labor ein einfaches Modell des weiblichen Fortpflanzungssystems erstellt. Alle 28 Tage gibt der „Eierstock“, der sich auf einem kleinen Plastikchip befindet, eine Eizelle ab und beginnt, Hormone zur Vorbereitung auf eine Schwangerschaft zu produzieren.
Die Hormone gelangen durch eine Reihe winziger Kanäle, die die Eileiter nachahmen , direkt in eine kleine Höhle, die einer Gebärmutter ähnelt. Der Hohlraum enthält auch menschliches Gewebe.
Das System wurde Evatar genannt, und wie Sie sich vorstellen können, kommt es aus den beiden Wörtern Eve (Eve) und Avatar (Avatar).
Das künstliche System, das die Wissenschaftler in einem Artikel von Nature Communications ausführlich beschrieben haben, ist das neueste einer Reihe von „Organ-on-a-Chip“-Systemen . Denken Sie daran, dass Forscher diesen Begriff verwenden, um kleine Geräte (Chips) zu bezeichnen, in denen Miniatur-Zellmodelle verschiedener Organe und Gewebe arbeiten, die durch ein Netzwerk von Mikrokanälen verbunden sind, die Blutgefäße imitieren. Ziel ist es, mit ihrer Hilfe die biologischen Funktionen des menschlichen Körpers zu simulieren.
Teresa Woodruff , Forscherin an der Northwestern University und eine der Autoren der aktuellen Entwicklung , stellt fest, dass es derzeit kein gutes Tiermodell in den Händen von Ärzten gibt, um den 28-tägigen Fortpflanzungszyklus von Frauen zu untersuchen. Ein künstliches System wird helfen, viele Probleme zu lösen, fügt sie hinzu.
Woodruff und ihre Kollegen entwickelten ein System mit fünf „Organen“. Alle sind durch eine spezielle Flüssigkeit, die Blut nachahmt, miteinander verbunden. Flüssigkeit transportiert Hormone und Medikamente. Die Eileiter, die Gebärmutter und der Gebärmutterhals werden aus menschlichem Gewebe hergestellt, das von Frauen stammt, die sich einer Hysterektomie (Entfernung der Gebärmutter) unterzogen haben.
Zwar wurden die Eierstöcke aus Mausgewebe geschaffen, da gesunde Eierstöcke selten aus dem Körper von Frauen entfernt werden. Die Gewebe des fünften „Organs“ – der Leber, die Medikamente verstoffwechselt – wurden ebenfalls aus menschlichen „Vorräten“ hergestellt.
Um den Fortpflanzungszyklus zu starten, fügten die Forscher dem Evatar-System ein follikelstimulierendes Hormon hinzu. Dies stimuliert die Eierstöcke der Maus, Östrogen zu produzieren. Nach 14 Tagen fügten die Spezialisten luteinisierendes Hormon hinzu, was die Eierstöcke dazu veranlasste, eine Eizelle freizusetzen und mit der Produktion des Hormons Progesteron zu beginnen.
Das Ei blieb in der Höhle des Eierstocks, aber die zweite Höhle, die mit Gewebe aus den weiblichen Eileitern bedeckt war, begann sich so zu verhalten, als ob das Ei hindurchgegangen wäre. In diesem Modell enthalten die Gewebe in den Eileitern wie bei Frauen haarähnliche Strukturen, die Zilien genannt werden. Sie befördern die Eier in die Gebärmutter.
In der dritten und vierten Höhle, die mit menschlichem Gewebe der Gebärmutter und des Gebärmutterhalses ausgekleidet sind, wurden dann jeweils Hormonrezeptoren produziert. Die Forscher kombinierten Evatar mit einer menschlichen „Leber-auf-einem-Chip“, die die von den Wissenschaftlern getesteten Medikamente metabolisierte.
„Ich denke, die Studie ist unglaublich wichtig“, sagt John Wikswo , Physiologe an der Vanderbilt University.
Der Hauptvorteil des neuen Systems besteht laut Experten darin, dass es Wissenschaftlern ermöglichen wird, verschiedene Medikamente schnell zu testen und ihre Toxizität und andere Auswirkungen auf das Fortpflanzungssystem zu identifizieren. Aber ein Minus gibt es trotzdem: Auch ein komplexer Satz von „Organs-on-a-Chip“ kann klinische Forschung oder Tierversuche nicht vollständig ersetzen. Der Grund dafür ist, dass nicht nachvollziehbar ist, welches Organ wie auf die simulierte Krankheit und den Behandlungsverlauf „reagieren“ wird.
Woodruff sagt, dass sie und ihre Kollegen planen, verschiedene Krankheiten zu untersuchen, indem sie das Evatar-System mit Zellen von Menschen mit verschiedenen Erkrankungen ausstatten – zum Beispiel Eierstockkrebs. Außerdem wollen sie das System auch mit dem humanen Papillomavirus infizieren, das Gebärmutterhalskrebs verursachen kann .
Wir fügen hinzu, dass Ärzte seit langem nach einer Möglichkeit suchen, Menschen wirksam vor gefährlichen Krankheiten zu schützen, und Gegenmaßnahmen gegen biologische, chemische und radiologische Waffen entwickeln . Aber sie alle brauchen klinische Studien am Menschen. In den meisten Fällen sind solche Studien jedoch aus ethischen Gründen nicht möglich. Hier bieten sich die sogenannten Mikrobioreaktoren an.
Eine ähnliche Idee wird bereits in einer Reihe von Ländern entwickelt, darunter auch in Russland . Insbesondere haben Wissenschaftler vor etwa einem Jahr dreidimensionale „Organe auf einem Chip“ vorgestellt .
Jetzt hoffen die Forscher, dass das künstliche Fortpflanzungssystem Evatar ein weiteres Mittel zur Untersuchung verschiedener Krankheiten ( z. B. Gebärmutterhalskrebs ) wird und es ihnen ermöglicht, neue Verhütungsmittel sowie Behandlungen gegen Unfruchtbarkeit vor klinischen Studien zu testen.
Übrigens erstellt die Spezialistengruppe auch ein männliches Fortpflanzungsmodell namens Adatar (von den Wörtern „Adam“ und „Avatar“).
Vor einem Jahr züchteten Wissenschaftler erstmals auch vollständig „in vitro“ -Eier aus Hautzellen von Nagetieren . Bemerkenswert ist, dass Vesti.Nauka-Korrespondenten auch über die erste Maus mit einem Menstruationszyklus wie dem der Frau schrieben . Vielleicht wird es auch zum Modell für die Erforschung des menschlichen Fortpflanzungssystems.
