Lungenentzündungen zählen zu den tückischen Infektionen. Für viele Intensivpatienten verläuft eine solche Erkrankung tödlich. Die Sterblichkeit bei einer Lungenentzündung liegt allgemein bei 13 %. Diese Zahl hat sich seit mehr als 70 Jahren nicht verändert. Bei akutem Lungenversagen müssen Betroffene an Maschinen angeschlossen werden, die die Atmung übernehmen. Erfolgreichere Therapien sind bisher nicht in Sicht. Kann Forschung mit Lungenorganoiden dazu beitragen, die Lage zu verbessern? Können die aus Stammzellen gezüchteten Mini-Gewebemodelle Tierversuche in diesem Bereich sogar komplett ersetzen? Ein Filmteam von Tierversuche verstehen hat sich an der Charité – Universitätsmedizin in Berlin umgesehen. Das Team hat Forschende begleitet, die Lungenorganoide als Alternativen für Tiermodelle zu entwickeln.
Menschliches Gewebe stirbt im Labor nach wenigen Tagen von innen heraus ab. Lungenorganoide, die aus Stammzellen des Lungenepithels gezüchtet werden können, bieten hier eine Alternative. Es handelt sich hierbei um winzige, künstlich gezüchtete Modelle von Teilen der menschlichen Lunge, die im Labor hergestellt werden. Sie bestehen aus echten menschlichen Zellen und ahmen wichtige Funktionen und Strukturen der Lunge nach, wie beispielsweise das Gewebe, das Sauerstoff aufnimmt. Man kann sich Organoide wie „Mini-Lungen“ vorstellen, die zwar längst nicht so komplex sind wie eine echte Lunge, aber genug Ähnlichkeiten haben, um sie für die Forschung zu nutzen.
Während sich bakterielle Infektionen der Lunge gut behandeln lassen, sieht die Lage bei einem Virus als Krankheitserreger anders aus. Hier sind bisher keine Therapien möglich. An den Organoiden testen die Forschenden um Prof. Andreas Hocke, Leiter der Forschungsgruppe Molekulare Bildgebung der Immunregulation, sowie Prof. Stefan Hippenstiel, Leiter der Forschungsgruppe ,,Experimentelle Infektiologie und Pneumologie“ neue Behandlungswege. Ethische und wissenschaftliche Gründe gleichermaßen motivierten die beiden Wissenschaftler der Charité, in-vitro Modelle der Lunge zu entwickeln.
Lang- und mittelfristige Effekte einer Infektion sichtbar
„Man kann sich an Organoiden langfristige oder mittelfristige Effekte einer Infektion anschauen“, erklärt Hocke. Es gehe bei der Forschung immer um Reproduzierbarkeit, Robustheit und Valdität, also gleiche Forschungsergebnisse bei Wiederholung unter gleichen Bedingungen zu erreichen. Dazu müssen die Modelle im Experiment stabile und zuverlässig Ergebnisse liefern und dürfen nicht zu falschen oder irreführenden Schlüssen führen.
Der junge Forschungszweig könnte langfristig nicht nur die Anzahl von Tierversuchen verringern, sondern auch wissenschaftlich große Fortschritte bringen, so die Hoffung. Auch wenn sich das Feld schnell entwickelt, ist es bis dahin nach Einschätzung der zwei Forscher noch ein langer Weg.
Ziel: Realistischer Nachbau von Lungenbläschen
Der Film erzählt von innovativen Ansätzen und behandelt auch den Einsatz von Künstlicher Intelligenz in der medizinischen Forschung. Es geht aber auch um die Frage, inwieweit sich Organoide trotz rasanter Entwicklungen bereits als Ersatz für Tierversuche eignen. So hat sich Hippenstiel zum Ziel gesetzt, Lungenbläschen als Funktionseinheit im Labor so realistisch wie möglich nachzubauen, damit sie möglichst genau wie im echten menschlichen Körper funktionieren. Dadurch will er besser verstehen, wie sie arbeiten – sowohl im gesunden Zustand als auch bei Krankheiten. Er weiß jedoch auch um die Einschränkungen, die diese Methode in einigen Bereichen noch hat. „Ich glaube, dass wir Bereiche in der Biomedizin haben, wo wir noch sehr lange Tierversuche benötigen werden. Die müssen wir so gut wie möglich machen. Das ist für mich keine Frage“, sagt Hippenstiel.
