Pankreas und Mukoviszidose: Förderung für Erforschung der Krankheitsentstehung

Bei den meisten Mukoviszidosepatienten ist neben der Lunge auch das Pankreas betroffen. Wie diese Mukoviszidose-typische Pankreas-Symptomatik entsteht und welche Rolle das CFTR-Protein dabei spielt, ist noch nicht bekannt.

Mithilfe eines Pankreas-Organoids erforscht nun die Arbeitsgruppe um Jun.-Prof. Markus Breunig vom Universitätsklinikum Ulm die molekularen Mechanismen der Krankheitsentstehung. Der Bundesverband Mukoviszidose e.V. fördert das Projekt mit 149.495 Euro.

Etwa 80 Prozent aller Patienten mit Mukoviszidose leiden an einer Pankreasinsuffizienz und bilden dadurch zu wenig oder keine Verdauungsenzyme. Gastrointestinale Probleme wie abdominale Schmerzen, Diarrhoe, ungewollter Gewichtsverlust und Nährstoffmangel sind die Folgen, zudem ist die lebenslange Einnahme von Enzympräparaten notwendig. Neben dieser exokrinen Fehlfunktion der Bauchspeicheldrüse entwickeln rund die Hälfte aller von Mukoviszidose Betroffenen mit steigendem Lebensalter auch einen Mukoviszidose-assoziierten Diabetes mellitus (CFRD), der meist mit Insulingaben behandelt werden muss. Um neue, Mukoviszidose-spezifische Therapieansätze für diese Symptome entwickeln zu können, braucht es ein besseres Verständnis der Krankheitsentstehung und auch der Rolle des CFTR-Proteins in den verschiedenen Zellen des Pankreas.

Organoid-Modell: Rolle von CFTR in der Entwicklung von Pankreaszellen verstehen

Breunigs Arbeitsgruppe hat unter Verwendung humaner pluripotenter Stammzellen ein Pankreas-Organoid-Modell etabliert, mit welchem die zeitliche und zelluläre Abfolge der Entstehung von Mukoviszidose in der Bauchspeicheldrüse untersucht werden kann. Die Wissenschaftler verfolgen die Hypothese, dass frühe Veränderungen in der embryonalen Entwicklung maßgeblichen Anteil an einer späteren Symptomatik (Verdauungsprobleme, Diabetes) haben.

Bereits bekannt ist, welche Zellen im Pankreas den CFTR-Kanal bilden, allerdings wurde der genaue Prozess der CFTR-Bildung in diesem Organ bisher nur unvollständig am Menschen erforscht. Um ein besseres Verständnis der molekularen Mechanismen dieses Prozesses zu bekommen, bilden die Wissenschaftler zunächst im Organoid-Modell die wichtigsten Zelltypen der Bauchspeicheldrüse ausgehend von humanen pluripotenten Stammzellen aus und untersuchen, wo und wann diese CFTR produzieren. Die Zellen werden anschließend in exokrine und endokrine Zellen differenziert und mit gesunden Kontrollzellen verglichen.

Können Modulatoren Mukoviszidose-typische Veränderungen der Pankreaszellen verhindern?

Die systematische Analyse der verschiedenen Zelltypen im Organoid-Modell soll zeigen, welche Rolle das CFTR-Protein in den verschiedenen Zellen des Pankreas für die Zellentwicklung und Zellfunktionalität spielt. Um die Möglichkeiten einer frühen therapeutischen Behandlung zu untersuchen, sind darüber hinaus Experimente geplant, in denen Entwicklung und Funktionalität der Zellen in unterschiedlichen Stadien mit und ohne CFTR-Modulator verglichen werden. So kann herausgefunden werden, ob eine frühzeitige Verabreichung von Modulatoren CF-typische Veränderungen der Pankreaszellen verhindern kann.

Ergänzt werden die Arbeiten der Forschungsgruppe um Breunig durch eine Projektkooperation mit der Arbeitsgruppe um Prof. Rebecca Hull-Meichle (University of Alberta, Kanada).