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Eine Gebärmutter aus dem Labor

Kaninchenuterus
Computertomografie eines Kaninchenfötus im laborgezüchteten Ersatzuterus. (Bild: Wake Forest Institute for Regenerative Medicine)

Die Gebärmutter ist für eine Schwangerschaft essenziell, doch nicht bei allen Frauen ist sie funktionsfähig. Jetzt ist es Forschern erstmals gelungen, Kaninchen mit einem im Labor gezüchteten Ersatzorgan zu einer erfolgreichen Schwangerschaft zu verhelfen. Die aus den Zellen der Kaninchen gezüchtete Gebärmutter wuchs dafür zunächst auf einem Polymergerüst heran und wurde dann eingepflanzt. Nach einigen Monaten der Einheilung führte die Paarung bei immerhin vier von zehn Kaninchenweibchen zu gesunden, normal heranwachsenden Jungtieren, wie die Wissenschaftler berichten.

Bei rund sechs Prozent aller Frauen, die keine Kinder bekommen können, ist die Gebärmutter das Problem. In einigen Fällen leiden die Patientinnen unter angeborenen Fehlbildungen dieses Organs. Andere wiederum haben von Geburt an gar keinen Uterus oder die Gebärmutter musste ihnen aufgrund von Tumoren oder anderen Erkrankungen entfernt werden. Lange bedeutete dies eine unbehandelbare Unfruchtbarkeit. Doch im Jahr 2014 eröffnete die erfolgreiche Transplantation einer Gebärmutter neue Chancen. Das Spenderorgan einer fremden Frau verhalf einer anderen zur Schwangerschaft. Allerdings setzt eine solche Transplantation voraus, dass ein passendes Spenderorgan zur Verfügung steht, was nur selten der Fall ist. Weltweit wurden bislang erst rund 70 solcher Gebärmuttertransplantationen durchgeführt. Für die Empfängerinnen besteht zudem das Risiko einer Abstoßungsreaktion, weswegen sie immunsuppressive Mittel einnehmen müssen.

Organzucht im Labor

Eine Alternative zur Transplantation eines Spenderorgans wäre das Züchten und Einsetzen eines Ersatzorgans aus den eigenen Zellen der Patientin. „Das minimiert das Risiko einer immunologischen Abstoßung und verringert auch das Risiko einer Krankheitsübertragung“, erklären Renata Magalhaes und ihre Kollegen von der Wake Forest University. Während diese Methode der Gewebe- und Organzucht bei anderen Organen bereits große Fortschritte gemacht hat und erste Ersatzgewebe für die Blase, die Vagina oder die Harnleiter schon beim Menschen eingesetzt wurden, war dies bei der Gebärmutter bislang nicht möglich. Zwar ist es Wissenschaftlern schon gelungen, im Tierversuch kleinere Schäden an der Gebärmutter durch gezüchtetes Ersatzgewebe auszubessern. Das gesamte Organ mit seinem komplexen Aufbau aus kräftiger Muskelschicht und inneren Schleimhäuten wurde jedoch noch nicht im Labor nachgezüchtet und eingepflanzt.

Dies ist Magalhaes und ihrem Team nun gelungen. Für ihre Studie entnahmen die Wissenschaftler zunächst mehreren Kaninchenweibchen Zellen aus der Gebärmutterschleimhaut und der äußeren Muskelschicht. Diese Zellen brachten sie auf die Innen- und Außenseite eines rund sechs bis acht Zentimeter langem und 2,5 Zentimeter dicken Gerüsts aus einem biologisch abbaubaren Polymer auf. Diese Größe entspricht in etwa der eines der beiden Uterushörner, die Kaninchenweibchen besitzen. Die Zellkulturen wurden einige Wochen lang inkubiert, bis sich ein gebärmutterartiges Organ rund um das weiche Stützgerüst gebildet hatte. Nun folgte die Transplantation: Die Wissenschaftler entnahmen 78 Kaninchenweibchen beide Uterushörner. Ein Teil der Tiere erhielt anschließend ein Ersatz-Gebärmutterhorn aus der Zellkultur, anderen Kaninchen wurde nur das Polymergerüst ohne Zellen eingepflanzt.

Gesunde Kaninchenjunge aus der eingepflanzten Gebärmutter

Wie die Forscher berichten, wuchs das Ersatzorgan bei den Kaninchenweibchen gut ein. Als sich nach drei Monaten das Polymergerüst aufgelöst hatte, war das im Labor gezüchtete Gewebe zu einem Uterushorn herangewachsen, das wie die normale Gebärmutter innen eine Schleimhaut besaß und außen eine Muskelschicht. Auch Drüsen, Blutgefäße und die für die Gebärmutter typischen Hormonrezeptoren hatten sich ausgebildet. „Zusammengenommen sprechen diese Ergebnisse dafür, dass sich die mittels Tissue-Engineering gezüchteten Uteri zu typischen Hohlorganen mit von Gefäßen versorgten Gebärmuttergeweben entwickelt hatten“, sagen Magalhaes und ihre Kollegen. Sechs Monate nach der Transplantation der Ersatzorgane folgte dann der entscheidende Test: Die Kaninchenweibchen durften sich paaren.

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Bei vier von zehn Kaninchen kam es dabei zu einer erfolgreichen Schwangerschaft. Die Embryos nisteten sich in den eingepflanzten Gebärmutterhörnern ein und wuchsen ganz normal heran. „Die gezüchtete Uterushörner reagierten dabei wie ihre natürlichen Gegenparts auf die Dehnung und mechanische Belastung der Schwangerschaft. Die Organe wuchsen mit dem sich entwickelnden Kaninchenjungen mit und versorgten es mit den nötigen Nährstoffen. „Die fötale Entwicklung der Jungen war normal und die Nachkommen hatten bei der Geburt ähnliche Größe und Gewicht wie Kaninchenjunge aus normalen Gebärmuttern, berichtet Magalhaes‘ Kollege Anthony Atala. „Damit zeigt unsere Studie, dass auch im Labor gezüchtetes Uterusgewebe eine normale Schwangerschaft aushalten kann.“ Nach Ansicht der Forscher eröffnet dies die Chance, künftig auch menschlichen Frauen mit solchen aus eigenen Zellen gezüchteten Ersatzorganen zu Nachwuchs zu verhelfen. Bis es allerdings soweit ist, muss das Verfahren noch ausgiebig bei weiteren Tieren getestet werden. Zudem ist die Erfolgsrate mit vier von zehn Schwangerschaften noch eher niedrig.

Quelle: Renata Magalhaes (Wake Forest University School of Medicine, Winston-Salem) et al., Nature Biotechnology, doi: 10.1038/s41587-020-0547-7

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