COVID-19-Organoide: Im Labor hergestellte Organe erleichtern die Forschungsbemühungen

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  Quantumrun-Vorausschau
• 15. November 2022

Zusammenfassung der Einblicke

Organoide, aus Stammzellen gewonnene Miniaturorgane, revolutionieren unser Verständnis von COVID-19, indem sie die Reaktion des menschlichen Gewebes genau nachahmen. Sie liefern wertvolle Einblicke in die Auswirkungen des Virus auf verschiedene Organe und helfen bei der Entwicklung gezielter Therapien und Impfstoffe. Die Auswirkungen der Organoidforschung gehen über das Labor hinaus und haben möglicherweise Einfluss auf Lehrpläne, Regulierungsrichtlinien und personalisierte medizinische Behandlungen.

COVID-19-Organoidkontext

Der Einsatz von Organoiden für die COVID-19-Forschung ermöglichte die schnelle Entwicklung von Strategien zur Bekämpfung der Krankheit, einschließlich Impfstoffen und Therapeutika. Organoide spiegeln die menschliche Physiologie besser wider als andere Modellsysteme und haben die Auswirkungen des Virus in verschiedenen Organen sowie potenzielle Arzneimittelkandidaten, die sich auf die Krankheit auswirken, erfolgreich aufgedeckt. Dabei handelt es sich um selbstorganisierende Miniaturorgane, die aus adulten Stammzellen erzeugt werden und lebendes Gewebe genauer darstellen als herkömmliche Zelllinien oder Tiermodelle. 

Die Ausweitung der Organoidforschung und -prüfung ermöglichte die weitere Untersuchung verschiedener Forschungsbereiche, darunter Krankheitsmodellierung, Wirt-Pathogen-Interaktion und patienteneigene Organoid-Biobanken. Im Jahr 2022 verwendeten Forscher beispielsweise menschliche Lungenorganoide, um Atemwegserkrankungen wie das Respiratory Syncytial Virus (RSV) und Influenza zu untersuchen. Die Forscher fanden heraus, dass beide Viren das Wachstum von Lungenorganoiden beeinträchtigten.

Diese Ergebnisse liefern wichtige Einblicke in das Verhalten von Atemwegserkrankungen. Die Studie zeigte insbesondere, dass Organoide zur Modellierung menschlicher Krankheiten in einer kontrollierten Umgebung verwendet werden könnten, die Wissenschaftler für Arzneimittelscreenings und andere Forschungszwecke nutzen können.

Störende Wirkung

Mehrere Organoide wurden verwendet, um verschiedene Auswirkungen des Coronavirus zu untersuchen. Insbesondere das Lungenorganoid stand im Mittelpunkt dieser Experimente, da dieses Organ am stärksten betroffen ist. Die Studien decken verschiedene Themen ab, unter anderem wie: 

• Das Virus breitet sich aus, 
• Der Gastgeber antwortet, 
• genetische Variation beeinflusst die Virusanfälligkeit, und 
• potenzielle neue Medikamente können mit dem Organoid interagieren. 

Im Gegensatz dazu halfen Gehirnorganoide Wissenschaftlern festzustellen, wie Menschen nach einer Infektion ihren Geruchssinn verloren haben. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass SARS-CoV-2 ein neurotropes Virus sein könnte (ein Virus, das hauptsächlich das Nervensystem angreift). Wissenschaftler fanden auch virale RNA in Gehirnproben von infizierten Patienten. Studien an Darmorganoiden zeigten, wie das Virus gastrointestinale Symptome wie Durchfall, Übelkeit, Erbrechen, Anorexie und Bauchschmerzen hervorrief. Andere in COVID-Studien eingeschlossene Organoide sind Blutgefäße, Nieren, Lebern und Augenproben.

Das menschliche organoide System hat jedoch einige Nachteile. Organoide Kulturen sind teuer in der Verwaltung und schwer zu kontrollieren. Ihnen fehlen auch viele physiologische Aspekte von lebenden Modellen. Darüber hinaus variieren die antiviralen Reaktionen und der zelluläre Tropismus häufig zwischen verschiedenen Studien. Ein möglicher Grund für die Inkonsistenz könnte das Fehlen standardisierter Protokolle bei anderen Labors sein. Ein Mangel an Standardisierung kann den Reifungsstatus und die zelluläre Zusammensetzung der Organoide beeinflussen. 

Auswirkungen von COVID-19-Organoiden

Zu den weiteren Auswirkungen von COVID-19-Organoiden können gehören: 

• Pharmaunternehmen verwenden zunehmend Organoide, um neue Impfstoffe zu entwickeln und Versuche am Menschen schneller durchzuführen.
• Mehr Wissenschaftler werden in der Anwendung von Organoiden geschult, einschließlich ihrer Gestaltung und Überwachung ihrer Reaktion auf verschiedene experimentelle Medikamente.
• Organoide werden in Trainingsprogrammen für eine Reihe von medizinischen Forschern und Wissenschaftlern verwendet.
• Die Schaffung miteinander verbundener Organoide, die der menschlichen Biologie ähneln, dieser Trend kann Forschern helfen, genauere Experimente zu den Auswirkungen von COVID-19 und anderen Viren durchzuführen.
• Organoide werden verwendet, um den Status nach der Infektion zu untersuchen, einschließlich der langfristigen Auswirkungen auf Lunge, Herz und Gehirn.
• Krankenhäuser nutzen organoidbasierte Techniken, um die Behandlungspläne für Patienten zu personalisieren, die Genesung zu verbessern und Nebenwirkungen zu reduzieren.
• Bildungseinrichtungen modifizieren ihre Lehrpläne, um Organoid-Technologie einzubeziehen, und statten so zukünftige Fachkräfte im Gesundheitswesen mit modernsten Fähigkeiten aus.
• Regulierungsbehörden passen Richtlinien an, um die Forschung und Anwendung von Organoiden zu überwachen und ethische und sichere Praktiken im medizinischen Fortschritt sicherzustellen.

Fragen zu berücksichtigen

• Wie sonst können Organoide Wissenschaftlern helfen, mehr über verschiedene Infektionskrankheiten zu erfahren?
• Was könnten die anderen potenziellen Herausforderungen beim Experimentieren mit Organoiden sein?