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Organoide

Das menschliche Innenohr liegt tief im Schädel verborgen und ist nur mit großem Aufwand zugänglich. Gewebeproben lassen sich nicht entnehmen, ohne das Gehör oder Gleichgewicht dauerhaft zu schädigen. Deshalb nutzen Forscherinnen und Forscher traditionell Tiermodelle, vor allem die Maus, um die Funktion des Innenohres und Ursachen von Hörstörungen zu untersuchen. Doch viele Erkenntnisse aus Tiermodellen lassen sich nur eingeschränkt auf den Menschen übertragen.

Um diese Lücke zu schließen, wurden in den letzten Jahren neuartige Modellsysteme entwickelt: sogenannte Organoide. Dabei handelt es sich um dreidimensionale Zellaggregate, die aus menschlichen pluripotenten Stammzellen entstehen. Diese Stammzellen können zum Beispiel aus Haut- oder Blutzellen gewonnen und im Labor so gesteuert werden, dass sie sich zu innenohrähnlichen Strukturen entwickeln. Organoide eröffnen damit die Möglichkeit, die Entstehung und Funktion des menschlichen Innenohres erstmals direkt im Reagenzglas zu untersuchen – und neue Ansätze für Therapien zu entwickeln.

Unsere Gruppe bewegt sich an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und individualisierter Medizin: Wir entwickeln innenohrspezifische Organoide, die den genetischen Hintergrund einzelner Patientinnen und Patienten reflektieren – mit dem Ziel, personalisierte Therapien zu ermöglichen. Für diesen hochspezialisierten Ansatz kooperieren wir eng unter anderm mit dem Koehler‑Labor am Boston Children’s Hospital, USA (https://www.koehler-lab.org/) dessen Expertise im Bereich humaner Innenohr‑Organoide weltweit anerkannt ist.

Organoidmodelle

Untersuchung der Auswirkungen von Medikamenten und Umweltfaktoren auf das Innenohr

In unserem Labor entwickeln wir Organoide, die zentrale Strukturen des menschlichen Innenohres nachbilden. Dabei wird die Embryonalentwicklung im Kleinen simuliert: Die Organoide formen vesikelartige Strukturen, in denen sich haarzellähnliche (grün) und stützzellähnliche (violett) Zellen ausbilden. Diese Modelle ermöglichen es uns, die Auswirkungen von Medikamenten und Umweltfaktoren auf das Innenohr (Ototoxizität), mögliche Schutzmechanismen sowie genetisch bedingte Hörstörungen unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen.

Floureszenzmikroskopische Aufnahme eines Organoids

Entwicklung und Validierung patientenspezifischer Therapien

Nach bis zu 120 Tagen Kultivierung lassen sich in den Organoiden vesikuläre Strukturen beobachten, die aus stützzellähnlichen Zellen (gelb), haarzellähnlichen Zellen (grün) und Phalloidin-gefärbten Stereozilien (rot) bestehen. Solche Modelle bieten ein wertvolles Werkzeug, um die Entwicklung und Validierung patientenspezifischer Therapien für Hörstörungen voranzutreiben.

Floureszenzmikroskopische Aufnahme eines Organoids

Methoden

Methoden

Für unsere Untersuchungen setzen wir moderne Methoden ein, darunter Zellkulturverfahren, immuncytochemische Färbungen und Immunfluoreszenzmikroskopie.

Projektbeteiligte

Prof. Dr. med. Hubert Löwenheim

Dr. med. Thore Schade-Mann

Tianye Yang, PhD student

Andrea Müller, Technical Assistant

 

Zertifikate und Verbände