Künstliches Brustgewebe, um Muttermilch zu verstehen

Muttermilch ist genau auf den Bedarf von Neugeborenen abgestimmt. Erstaunlicherweise weiss man bis heute nur wenig dar¨¹ber, wie Milch in der Brust ¨¹berhaupt entsteht. ETH-Forschende um Marcy Zenobi-Wong, Professorin f¨¹r Gewebetechnologie und Biofabrikation, wollen das ?ndern: Im Labor haben sie winzige Nachbildungen von milchbildendem Brustgewebe entwickelt. Daf¨¹r haben sie Zellen aus menschlicher Muttermilch isoliert, die dort auf nat¨¹rliche Weise vorkommen. Einige der Zellen des milchbildenden Brustgewebes und die sogenannten Laktozyten, die Milch produzierenden Zellen im Brustgewebe, werden n?mlich w?hrend der Laktation in die Muttermilch abgegeben.

Gedruckt mit Licht und aus echtem Gewebe

Das Herzst¨¹ck des Forschungsprojekts ist ein neuartiges Gewebemodell, das die Forschenden mit einem speziellen Licht-Druckverfahren hergestellt haben: Beim sogenannten volumetrischen Bioprinting wird eine Fl¨¹ssigkeit von mehreren Seiten mit Laserlicht bestrahlt. Die Fl¨¹ssigkeit h?rtet genau an den Stellen aus, an denen sich das Licht b¨¹ndelt. So entstehen in Sekunden kleine Hohlr?ume, die echten Milchg?ngen und -alveoli ?hneln, wo in der Brust die Milch entsteht. Das verwendete Material stammt aus Eutergewebe von K¨¹hen und enth?lt ?hnliche Bestandteile wie menschliches Brustgewebe.

Diese Mini-Milchg?nge haben die Forschenden mit Zellen besiedelt, die sie direkt aus menschlicher Muttermilch gewonnen hatten. Diese sogenannten Milchepithelzellen bildeten an der Innenwand der Milchg?nge eine dichte Zellschicht. Wie die Forschenden nachweisen konnten, entstand damit ein funktionelles Gewebe: Die Zellen begannen, typische Milchbestandteile wie ¦Â-Casein und Milchfettk¨¹gelchen zu produzieren. ?Ich musste einige Versuche unternehmen, um herauszufinden, wie wir die Zellen am besten zum Wachsen bringen. Viele meiner Kolleginnen und Kollegen waren ¨¹berrascht, dass Milkepithelzellen ¨¹berhaupt wachsen konnten?, erz?hlt Amelia Hasenauer, Doktorandin bei Zenobi-Wong und Erstautorin der externe Seite Studie, die Anfang Juni in der Fachzeitschrift Science Advances erschien.

Keine k¨¹nstliche Milch, aber ein wichtiges Forschungsinstrument

Trotz eindr¨¹cklicher Resultate betonen die beiden Forscherinnen, dass sie noch keine Muttermilch produzieren: ?Wir haben erste Bestandteile nachgewiesen, aber Milch besteht aus Hunderten Komponenten, darunter auch komplexe Zuckerarten, Proteine, Fette, Immunzellen und lebende Mikroorganismen?, sagt Zenobi-Wong.

Hasenauer erg?nzt: ?Unsere Zellkulturmodell soll vor allem helfen, die Bildung von Muttermilch besser zu verstehen. Ich kenne mittlerweile viele Frauen, die Schwierigkeiten beim Stillen hatten. Unser Modell k?nnte eines Tages helfen, Antworten zu finden.? Das Modell ist ein wichtiger Schritt f¨¹r die Forschung. Es erlaubt erstmals, milchbildende Zellen unter kontrollierten Bedingungen im Labor zu beobachten und gezielt zu beeinflussen. Das er?ffnet eine Vielzahl von Perspektiven. Neben der Laktationsforschung k?nnte beispielsweise untersucht werden, welche Auswirkung Medikamente und Chemikalien auf die Milchbildung haben und Modelle von Brustkrebs. ?Als N?chstes wollen wir die Milchproduktion im Modell steigern ¨C das l?sst sich ¨¹ber den 3D-Druck steuern?, sagt Zenobi-Wong.

Mehr Sichtbarkeit f¨¹r Aspekte weiblicher Biologie

Die Arbeit aus der Forschungsgruppe von Zenobi-Wong ist ein Beispiel daf¨¹r, wie wenig manche Prozesse im weiblichen K?rper bislang wissenschaftlich untersucht wurden. Das k?nnte sich mit Modellen wie dem neuen Brustgewebedruck ?ndern. Denn anders als viele andere biomedizinische Studien basiert diese Forschung nicht auf invasiven Eingriffen oder Tierversuchen, sondern auf Zellen, die auf nat¨¹rliche Weise in Muttermilch vorkommen. Das macht es einfacher, ethisch vertretbar und niederschwellig, solche Themen ¨¹berhaupt zu erforschen.

Die beiden Forscherinnen hoffen, dass ihre Arbeit zur Sichtbarkeit beitr?gt, nicht nur f¨¹r das Thema Laktation, sondern f¨¹r eine ganze Reihe von gesundheitsrelevanten, aber lange vernachl?ssigten Aspekten weiblicher Biologie. ?Es gibt so viele offene Fragen, von Endometriose ¨¹ber Mastitis (Brustentz¨¹ndung) bis hin zu Fruchtbarkeitsproblemen?, sagt Zenobi-Wong. ?Das alles verdient mehr wissenschaftliche Aufmerksamkeit.?