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Wenn Zellen Druck machen: So wächst die Bauchspeicheldrüse

Mit Organoiden und Computermodellen auf der Spur: So bilden sich komplexe Strukturen in der Bauchspeicheldrüse.
So sehen Hohlräume in der Bauchspeicheldrüse unter dem Mikroskop aus: links sternförmig verzweigt, rechts rund. Die grüne Färbung zeigt die Innenwände. © Byung Ho Lee et al. / MPI-CBG / Nature 2025
Von: Wissensland
Wie entsteht das verzweigte Netzwerk aus Hohlräumen in unserer Bauchspeicheldrüse? Forschende am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden haben das mit Mini-Organen und Computersimulationen herausgefunden. Ihre Erkenntnisse könnten den Weg für neue Therapien ebnen.

Unsere Bauchspeicheldrüse arbeitet wie ein ausgeklügeltes Transportsystem. Durch feine Kanäle schickt sie Verdauungsenzyme in den Dünndarm. Doch wie entsteht dieses verzweigte Netzwerk aus Hohlräumen während der Entwicklung im Mutterleib? Forschende am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden haben nun zentrale Mechanismen dieses Prozesses aufgeklärt.

Die Wissenschaftler züchteten Mini-Bauchspeicheldrüsen aus Mauszellen in der Petrischale. Solche dreidimensionalen Gebilde nennt man Organoide. „Sogenannte Bauchspeicheldrüsenorganoide können je nach Medium entweder große kugelförmige Lumen oder enge, komplexe, miteinander verbundene Lumenstrukturen bilden“, erklärt Byung Ho Lee, Hauptautor der Studie. Als Lumen bezeichnen Forschende die mit Flüssigkeit gefüllten Hohlräume in Organen.

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Drei Faktoren bestimmen die Form

Das Team kombinierte Experimente mit Computersimulationen und fand heraus, wovon die Form dieser Hohlräume abhängt. Drei Faktoren wirken dabei zusammen: Erstens die Geschwindigkeit, mit der die Zellen wachsen, zweitens der Druck im Inneren der Lumen und drittens die Durchlässigkeit des umgebenden Gewebes.

Durch gezielte Eingriffe veränderten die Forschenden diese Parameter. Sie setzten chemische Wirkstoffe ein, die Zellwachstum und Druck beeinflussen. Zeigte sich ein geringerer Druck bei gleichzeitig starkem Zellwachstum, entstanden komplexe, sternförmige Strukturen. Diese ähneln den verzweigten Kanälen einer echten Bauchspeicheldrüse. Der Druck bleibt niedrig, weil das umgebende Gewebe durchlässig ist und Flüssigkeit entweichen kann.

Ansatzpunkte für neue Therapien

Die Ergebnisse könnten über die Bauchspeicheldrüse hinaus Bedeutung haben. Ähnliche Mechanismen dürften auch bei anderen Organen mit verzweigten Kanalsystemen eine Rolle spielen. Zudem bietet das Modellsystem neue Ansatzpunkte, um die Entstehung von Erkrankungen besser zu verstehen und die Wirkung von Medikamenten gezielt zu testen.

An der Studie beteiligten sich neben dem Dresdner Team Forschende der Universität Tokio, des Instituts für Physik der Academia Sinica in Taiwan sowie des Instituts de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire in Frankreich.

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