Empa-Forscher erzielen Durchbruch zum Schutz von ungeborenen Kindern

Ein Team der Empa hat ein neues 3D-Zellmodell entwickelt, das wie eine echte Plazenta funktioniert. So kann künftig das Risiko für Folgeschäden bei Babys verringert werden, wenn die Mutter während der Schwangerschaft Medikamente einnimmt.

Das von der Empa entwickelte 3D-Zellmodell

Das an der Empa entwickelte 3D-Zellmodell besteht aus einem Kern aus Bindegewebszellen (hellblau), umgeben von einer Hülle aus Trophoblastzellen (braun). Foto: zVg/Empa

Während der Schwangerschaft sollte die werdende Mutter keinen Alkohol oder Zigaretten konsumieren sowie auf gewisse Medikamente verzichten. Das hat einen guten Grund: Der sich entwickelnde Fötus ist sehr empfindlich auf diese Giftstoffe und schon kleine Mengen können beim Baby grossen Schaden anrichten. Die Plazenta fungiert hierbei als Barriere: Sie filtert eine grosse Menge Schadstoffe aus dem Blut und lässt gleichzeitig wichtige Nährstoffe für das Kind durch.

Es gibt aber immer mehr Beweise dafür, dass die Plazenta nicht alle Giftstoffe herausfiltern kann. Winzig kleine Verbunde von Atomen oder Molekülen, sogenannte Nanopartikel, können die Plazentabarriere durchdringen. Die Verwendung von Nanoteilchen ist im Aufschwung: So sorgen sie dafür, dass Kaffee nicht verklumpt oder Regenjacken kein Wasser durchlassen. Auch in der Medizin sollen die ein Millionstel Millimeter kleinen Partikel künftig zur Anwendung kommen, indem sie Medikamente an den richtigen Ort im Körper transportieren.

«Schwangere sind zwar im Moment noch keinen problematischen Mengen an Nanopartikeln ausgesetzt, in der Zukunft wäre das aufgrund der immer weiteren Verbreitung der winzigen Teilchen aber durchaus denkbar,» sagt Tina Bürki, wissenschaftliche Gruppenleiterin der Abteilung «Particles-Biology Interaction» der Empa in einer Medienmitteilung. Deshalb sei es nötig, die Auswirkungen der Nanopartikel auf schwangere Frauen, die Plazenta und den Fötus zu erforschen.

Forschung an echter Plazenta schwierig

Eine solche Untersuchung kann an einer Plazenta vorgenommen werden, die kurz nach der Geburt per Kaiserschnitt entfernt wird. Diese gespendete Plazenta ist zwar das genaueste verfügbare Modell, jedoch ist der Vorgang anspruchsvoll und die verfügbare Forschungszeit sehr kurz. Zudem kann man an der Plazenta nur nachweisen, dass ein Nanopartikel durchgelassen wird, aber nicht auf welchem Weg dies geschieht.

Forscher greifen deshalb oft zu einfachen Zellkulturen und anderen Modellsystemen. So auch das Empa-Team um Tina Bürki: Letztes Jahr haben die Forscher ein neues Modell entwickelt, in welchem die Zellen nicht wie bisher in einer Kulturschale gezüchtet werden, sondern in einer speziellen Vorrichtung, in der sich die Zellen in hängenden Tropfen zu kugeligen Mikrogeweben zusammenlagern. Die entstandenen Mikrogewebe in diesem 3D-Modell verhalten sich der menschlichen Plazenta viel ähnlicher als Zellen, die auf einer zweidimensionalen Kulturschale gezüchtet wurden.

Ein weiterer Vorteil des dreidimensionalen Modells ist die Experimentdauer: Untersuchungen lasssen sich viel schneller durchführen als an einer echten Plazenta. So können in Kürze mehrere Nanopartikel analysiert und die potentiell toxischen Teilchen vorselektioniert werden, um diese dann an der richtigen Plazenta zu testen.

Schäden am Fötus reduzieren

«Wir wollen mit dieser Forschung die Grundlage für eine schonende, aber dennoch wirksame Nanomedizin während der Schwangerschaft liefern», so Bürki. Die Forscher hoffen, mit ihren Untersuchungen zukünftig Medikamente für Schwangere entwickeln zu können, welche die Plazentabarriere nicht durchdringen und die Wirkstoffe hauptsächlich in der Mutter freisetzen. Somit könnte das Risiko für das ungeborene Kind bei einer Medikamenteneinnahme der Mutter massiv verringert werden.

Erstellt im August 2017 / (gne)

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