Wissenschaftler erzeugen Innenohr-„Organoide“ in Zellkulturen zur Erforschung von Hörverlust

Durch sorgfältige Feinanpassung der Zellkulturbedingungen ist es Renjie Chai, Huawei Li, Wenyan Li und Kollegen vom Fudan University Eye Ear Nose and Throat Hospital in Shanghai, China, gelungen, aus Mausschnecken isolierte Stammzellen zu züchten – einschließlich einiger der wichtigsten strukturellen Komponenten, die uns das Hören ermöglichen. Einzelheiten ihrer Arbeit wurden in der Ausgabe vom 10. Januar 2023 von Stem Cell Reports veröffentlicht und von der International Society of Stem Cell Research zusammengefasst.

Laut der World Health Organization betrifft beeinträchtigender Hörverlust 1 von 10 Menschen und bis zu 25 % der Menschen über 60 und kann genetische sowie umweltbedingte Ursachen haben, etwa Infektionen und Lärmbelastung. Schallempfindungsschwerhörigkeit, die häufigste Form von Hörverlust, wird durch Schäden an Haarzellen (HCs) innerhalb der Cochlea und an Spiralganglienneuronen (SGNs) verursacht, die beide für das Hören unerlässlich sind. HCs empfangen Schall als mechanische Schwingungen, die anschließend in elektrische Impulse umgewandelt und über SGNs an das Gehirn weitergeleitet werden. Sobald diese Überträger beschädigt sind oder verloren gehen, wachsen sie nicht nach, sodass Hörgeräte oder Cochlea-Implantate erforderlich sind, um den Hörverlust auszugleichen.

Die Cochlea ist etwa so groß wie ein Radiergummi am Ende eines Bleistifts und befindet sich neben lebenswichtigen Nerven im Kopf- und Halsbereich, was ihre Untersuchung äußerst schwierig macht. Die Forschung zu Möglichkeiten der Regeneration von Cochlea-Zellen war durch das Fehlen geeigneter laborbasierter Modelle der Cochlea-Physiologie und -Funktion eingeschränkt. Die Forschenden begegneten diesem Problem, indem sie im Labor Stammzell-Cochlea-Avatare erzeugten.

Durch sorgfältige Feinanpassung der Zellkulturbedingungen gelang es ihnen, aus Maus-Cochleae isolierte Stammzellen zu züchten. Die Stammzellen wuchsen als 3D-Strukturen – sogenannte „Organoide“ – und wurden anschließend durch Anpassung der Kulturbedingungen zu Cochlea-HCs differenziert. Bemerkenswerterweise verbanden sich den Kulturen zugesetzte Maus-SGNs mit den HCs und übertrugen elektrische Signale, ein wichtiger Schritt hin zur Modellierung der Cochlea-Funktion in der Kulturschale.

Laut den Autoren hat diese Studie erstmals „Cochlea-Organoide mit funktionellen Synapsen erzeugt, was eine Plattform zur Entschlüsselung der Mechanismen der Schallempfindungsschwerhörigkeit bietet“ und Wege für die Untersuchung neuer therapeutischer Ansätze eröffnet.