Im Weltraum gezüchtete Glioblastom-Organoide bilden Hirntumoren realistischer nach

Im Weltraum kultivierte Glioblastom-Organoide weisen größere Ähnlichkeit mit menschlichen Tumoren auf als entsprechende Modelle, die auf der Erde gezüchtet wurden. Die Ergebnisse könnten die Erforschung der aggressiven Hirntumoren und die Entwicklung neuer Therapien voranbringen.

Das Glioblastom ist der häufigste bösartige primäre Hirntumor bei Erwachsenen und zählt zu den aggressivsten Krebserkrankungen. Eine vollständige operative Entfernung ist häufig schwierig, da Tumorzellen in Form mikroskopisch kleiner Ausläufer in das umliegende gesunde Hirngewebe eindringen. Zudem schaffen Glioblastome ein immunsuppressives Tumormikromilieu, das es ihnen ermöglicht, der Immunabwehr zu entgehen und auf Therapien weniger gut anzusprechen.

Um die Krankheitsmechanismen besser zu verstehen und neue Behandlungsansätze zu entwickeln, sind realitätsnahe Labormodelle erforderlich. Die Nachbildung der komplexen Tumorstruktur stellt Forschende jedoch vor Herausforderungen. Auch Organoide bilden wichtige Eigenschaften fortgeschrittener Glioblastome bislang nur unvollständig ab.

Ein Forschungsteam der University of Notre Dame (USA) unter Leitung von Meenal Datta hat deshalb untersucht, ob sich die Modelle unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit verbessern lassen. Die Forschenden kultivierten Glioblastom-Organoide auf der Internationalen Raumstation (ISS). Die Ergebnisse wurden in „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) veröffentlicht.

Glioblastom-Organoide unter Weltraumbedingungen gezüchtet

Für die Untersuchung brachte das Team im Jahr 2024 Zellkulturen aus Glioblastomzellen und Zellen des angeborenen Immunsystems zur ISS. Dort wurden die sogenannten Glioblastom-Immunorganoide 40 Tage lang unter Mikrogravitationsbedingungen kultiviert und anschließend zur Analyse auf die Erde zurückgebracht.

Auf der Erde sinken Zellen aufgrund der Schwerkraft in Kulturgefäßen häufig ab. Dadurch können die Bildung komplexer dreidimensionaler Strukturen und die Wechselwirkungen zwischen den Zellen beeinträchtigt werden. Unter Mikrogravitationsbedingungen können sich die Zellen dagegen weitgehend ohne diesen Einfluss zu räumlichen Strukturen zusammenlagern.

Die Analysen zeigten, dass die im Weltraum gezüchteten Organoide menschlichen Glioblastomen in mehreren Merkmalen ähnlicher waren als die auf der Erde kultivierten Vergleichsmodelle. So waren in den Weltraum-Organoiden Gene stärker aktiv, die mit Entzündungsprozessen, Immunreaktionen, dem Umbau von Gewebe und der Bildung von Blutgefäßen in Verbindung stehen. Auch die Konzentrationen von Proteinen, die mit einer aggressiveren Tumorbiologie assoziiert sind, waren erhöht.

Darüber hinaus wiesen die Organoide ein stärker immunsuppressives Tumormikromilieu auf. Diese Eigenschaft gilt als charakteristisch für fortgeschrittene Glioblastome und trägt dazu bei, dass Tumoren der körpereigenen Immunabwehr entgehen können.

Umfassender Datensatz zur Tumorbiologie unter Mikrogravitation

Nach Angaben des Forschungsteams entstand im Rahmen der Untersuchung erstmals ein umfassender Multiomics-Datensatz zu im Weltraum gezüchteten Organoiden. Erfasst wurden unter anderem die Genaktivität, die Proteinexpression sowie die räumliche Anordnung und die Wechselwirkungen der Zellen im Gewebe.

Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, die komplexe Biologie des Glioblastoms besser zu untersuchen. Realitätsnähere Organoidmodelle könnten künftig auch bei der Prüfung neuer Wirkstoffe und Therapieansätze helfen.

Das Team hat bereits zwei weitere Untersuchungen auf der ISS gestartet, bei denen Organoide aus patienteneigenen Glioblastomzellen und Immunzellen zum Einsatz kommen. Die jüngste Untersuchung wurde mit der SpaceX-Mission CRS-35 zur Raumstation gebracht.

Die Forschenden hoffen, dass die verbesserten Tumormodelle dazu beitragen, das Fortschreiten des Glioblastoms besser zu verstehen und die Entwicklung neuer Therapien voranzubringen.

(lj/BIERMANN)