Zum einen wurden im Ulmer Labor die endokrinen Zellen vermehrt, die im Pankreas für die Produktion und Ausschüttung von Insulin und Glukagon verantwortlich sind. Weiterhin konnten sie die gleichen Pankreas-Vorläuferzellen auch zu Zellen mit exokriner Funktion ausdifferenzieren – hier ins­besondere die azinären Zellen, die im Pankreas die Produktion und Sekretion von Verdauungssäften steuern.

„Bisher gab es keinerlei verlässliche Methoden, um überhaupt Azinuszellen ‚herzustellen‘, geschweige denn diese simultan aus den gleichen Vorläuferzellen hervorzubringen wie die beiden anderen Zelltypen“, betonte Studienleiter Professor Dr. Alexander Kleger. Damit wurde erstmals die Modellierung der Embryonalentwicklung des Pankreas in einem In-vitro-System erreicht. 

Hierfür entwickelten die Forschenden ein Modell, das für die Dia­betes- und die Krebsforschung neue grundlegende Erkenntnisse liefern könnte. „Durch gezieltes An- und Abschalten von Signalwegen, die für die Pankreasentwicklung eine Rolle spielen, können wir schrittweise die Stadien der Embryonalentwicklung in der Zellkultur nachahmen, um so die jeweiligen Zellarten der Bauchspeicheldrüse zu züchten“, erklärte Erstautorin Sarah Merz.

Für die Generierung der verschiedenen Pankreaszelltypen wurden aus humanen pluripotenten Stammzellen Pankreas-Vorläuferzellen gewonnen, die eine hohe Expression des Markers Glykoprotein 2 (GP2) aufweisen. Durch die spezifische GP2-Anreicherung können die Vorläuferzellen sich gleichzeitig in drei verschiedene Zelllinien der Bauchspeicheldrüse entwickeln: in endokrine, duktale und azinäre Zellen.

„Mit diesem Modell, das alle drei Zelllinien des Pankreas umfasst, können die Auswirkungen von Mutationen zelltypspezifisch untersucht werden“, betonte Prof. Dr. Kleger. Dies bringe große Vorteile für die Forschung zu Pankreastumoren, die zu 98 % den exokrinen Teil des Organs betreffen. Daher sei es umso wichtiger, in der Forschung auf Modellorganoide zurückgreifen zu können, die auch exokrine Zellen umfassen. Beim duktalen Adeno­karzinom etwa, das wegen seiner hohen Mortalitätsrate gefürchtet ist, sei insbesondere das Drüsengewebe betroffen. Das humane Organ­modell könnte künftig möglicherweise auch dazu beitragen, die Zahl der Tierversuche in der Diabetes- und Pankreas­forschung weiter zu reduzieren.

Literatur:
Merz S et al. Theranostics 2023; 13 (6); DOI: 10.7150/thno.78323 95