bedeckt München 17°
vgwortpixel

Coronavirus:Mini-Lunge im Einsatz gegen Covid-19

Medizin: Ein Organoid unterm Mikroskop

Mikroskopischer Querschnitt durch ein Hirn-Organoid. Organoide sollen bei der Entwicklung von Medikamenten gegen das Coronavirus helfen.

(Foto: Madeline A. Lancaster/dpa)
  • Ein Forscherteam hat begonnen, Wirkstoffe gegen Covid-19 an künstlichen Mini-Organen, sogenannten Organoiden, zu testen.
  • Eine erste Erkenntnis ist, dass der bereits bekannte Wirkstoff APN01 vor dem neuartigen Coronavirus schützen könnte.
  • In den kommenden Wochen wird er erstmals in einer klinischen Studie getestet.

Rasch sollen Strategien her, um die aktuelle Pandemie einzudämmen. Vor allem Medikamente werden dringend gebraucht, um schwer kranken Covid-19-Patienten zu helfen. Um die Entwicklung neuer Wirkstoffe zu beschleunigen, hat ein internationales Forscherteam in einer aktuellen Studie künstliche Mini-Organe des Menschen im Labor verwendet. "Das ist ein wichtiger Ansatz, um zu verstehen, wie das Virus welche Zellen im Körper infiziert", sagt Anne Grapin-Botton, Direktorin am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden.

In der Fachsprache heißen die Mini-Organe Organoide; menschliche Stammzellen wachsen dabei mithilfe eines Cocktails aus Botenstoffen in einem speziellen Gel zu winzigen dreidimensionalen Gebilden heran. Seit ein paar Jahren stürzten sich Wissenschaftler auf die organähnlichen Zellverbände, um Erkrankungen zu simulieren und zu bekämpfen. Aktuell beginnen Forscher, an ihnen Wirkstoffe gegen Covid-19 zu testen.

Ein bereits bekannter Wirkstoff scheint Zellen vor den neuartigen Coronaviren zu schützen

In der neuen Studie fanden die Forscher mithilfe von Organoiden menschlicher Blutgefäße und Nieren heraus, dass der Erreger Sars-CoV-2 das Gewebe direkt befallen kann. So berichtet es aktuell im Fachjournal Cell ein internationales Team um Josef Penninger, Genetiker am Institut für Molekulare Biotechnologie in Wien. Im Anschluss konnten die Wissenschaftler sogar beobachten, dass sich die Infektion der Organe mit dem bereits bekannten Wirkstoff APN01 verhindern lässt.

Bislang galt diese Substanz vor allem als Kandidat dafür, bei Covid-19-Patienten mit Lungenentzündungen schwere Schäden am Atemorgan zu verhindern. In der aktuellen Untersuchung konnten Penninger und Kollegen jedoch zudem beobachten, dass APN01 die Viren auch abfangen kann, sodass die Erreger die Zellen nicht mehr infizieren. "Der Wirkstoff hat also zwei Funktionen, die voneinander unabhängig sind", sagt Penninger, der auch das Institut für Life Sciences an der University of British Columbia leitet.

Zudem haben der Genetiker und seine Kollegen mithilfe der Mini-Blutgefäße einiges über den Verlauf der Erkrankung gelernt. Bisher wussten sie, dass der Erreger im ganzen Körper der Patienten streut und zu einer Erkrankung vieler Organe führen kann. Unklar war jedoch, ob die anderen Gewebe nur wegen einer überschießenden Reaktion des Immunsystems auf das Virus Schäden davontrugen. Oder ob vielleicht die schlechte Lungenfunktion und die damit einhergehende mangelnde Sauerstoffversorgung der schwer kranken Patienten die anderen Organe in Mitleidenschaft zog. "Jetzt wissen wir, dass der Erreger die Organe über die Blutgefäße direkt infizieren kann", sagt Penninger. Natürlich sei ein Organoid kein Patient, der Wirkstoff müsse sich noch in klinischen Studien beweisen. "Aber auf diese Weise können wir uns gezielt und unter kontrollierten Bedingungen ansehen, wie das Virus menschliches Gewebe befällt - und wie man es stoppen kann."

Womöglich muss der Wirkstoff den Patienten zum Inhalieren verabreicht werden

Tausende Organoide können sie pro Woche im Labor herstellen, berichtet Núria Montserrat, Biologin am katalanischen Institut für Bioingenieurwissenschaften in Barcelona und Mitautorin der aktuellen Studie: "Wir müssen uns beeilen." Auch Penninger hat bereits mit den nächsten Projekten begonnen. Er hat sich inzwischen auch Miniatur-Lungen im Labor vorgenommen, um Wirkstoffe gegen Sars-CoV-2 zu testen.

Aktuelles zum Coronavirus - zweimal täglich per Mail oder Push-Nachricht

Alle Meldungen zur aktuellen Lage in Deutschland und weltweit sowie die wichtigsten Nachrichten des Tages - zweimal täglich mit SZ Espresso. Unser Newsletter bringt Sie morgens und abends auf den neuesten Stand. Kostenlose Anmeldung: sz.de/espresso. In unserer Nachrichten-App (hier herunterladen) können Sie den Espresso oder Eilmeldungen auch als Push-Nachricht abonnieren.

Besonders für den Wirkstoff APN01 könnte das wichtig sein, berichtet Hans Clevers, Molekulargenetiker am Hubrecht-Institut in Utrecht und einer der Pioniere der Organoidforschung. Denn noch ist unklar, wie APN01 am besten gegen die Erreger wirken kann. Das Virus infiziert das Lungengewebe nämlich über bestimmte Andockstellen auf der Zelloberfläche. Die sitzen auf jener Seite der Zellen, die den Luftwegen der Lunge zugewandt sind. Der neue Wirkstoff, der die Viren abfangen soll, gelangt nach einer Infusion aber über die Blutbahnen zur anderen Seite der Lungenzellen. "Lungenorganoide können dabei helfen, herauszufinden, wie der Wirkstoff den Patienten gegeben werden sollte", sagt Clevers. Womöglich müsse man APN01 als Aerosol geben, zum Inhalieren.

In den kommenden Tagen wird erstmals eine klinische Studie an Covid-19-Patienten mit dem Wirkstoff beginnen. Insgesamt 200 Probanden sollen APN01 zunächst als Infusion erhalten, an zehn Zentren in Dänemark, Österreich und Deutschland. So soll geprüft werden, was die Substanz gegen die Erkrankung ausrichten kann.

© SZ vom 20.04.2020
Coronavirus - USA

SZ Plus
Joggen trotz Corona
:Das Virus im Windschatten

Über den optimalen Abstand bei Joggern und Radfahrern sind heftige Diskussionen entbrannt. Wie sollte man sich als Jogger verhalten, um sich und andere nicht zu gefährden?

Von Werner Bartens

Lesen Sie mehr zum Thema

Zur SZ-Startseite