Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass der Gebärmutterhals ein wirklich immunkompetentes Gewebe ist

Zervikale Epithelzellen sind alles andere als passive Zuschauer im körpereigenen Immunsystem. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass sie tatsächlich eine aktive und gut koordinierte Rolle bei der Erkennung und Bekämpfung von Infektionen spielen. Das ist die Schlussfolgerung eines internationalen Forschungsteams unter der Leitung von außerordentlicher Professorin Cindrilla Chumduri von der Universität Aarhus, die jetzt in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaftliche Fortschritte.

Mithilfe von patienteneigenen 3D-Miniorganen, sogenannten Organoiden, und Einzelzell-Mapping-Technologien hat das Team erstmals gezeigt, wie unterschiedliche Epithelzelltypen im Gebärmutterhals Infektionen erkennen, darauf reagieren und zur Neutralisierung beitragen. Wichtig ist, dass die Studie zeigt, dass diese Organoide natives menschliches Gebärmutterhalsgewebe mit Einzelzellauflösung originalgetreu nachbilden, was sie zu leistungsstarken Entdeckungsplattformen für Infektionen, Krebs und regenerative Biologie macht.

„Wir haben gezeigt, dass der Gebärmutterhals nicht nur eine physische Barriere ist, sondern ein wirklich immunkompetentes Gewebe, das komplexe Abwehrmechanismen koordiniert“, sagt Cindrilla Chumduri, außerordentliche Professorin am Fachbereich Bio- und Chemieingenieurwesen der Universität Aarhus.

Eine vielschichtige Immunantwort

Die Forscher konzentrierten sich insbesondere auf Chlamydien, die weltweit häufigste bakterielle STI. Mithilfe der Einzelzell-RNA-Sequenzierung kartierten sie die Genaktivität Tausender einzelner Zellen in den Organoiden, um deren Rolle bei der Immunabwehr aufzudecken.

Die Studie ergab, dass verschiedene Epithelzellen in einem hochorganisierten Abwehrnetzwerk zusammenarbeiten. Innerhalb jeder Region übernehmen spezialisierte Epithel-Subtypen unterschiedliche Aufgaben wie Reparatur, Regeneration oder Immunverstärkung. Die äußeren ektozervikalen Plattenepithelzellen verstärken die Gewebebarriere, während tiefere endozervikale Säulenzellen als Immunsignalgeber fungieren, die Interferonwege, die antimikrobielle Abwehr und die Antigenpräsentation aktivieren und so Alarme auslösen. Am überraschendsten war, dass einige der immunaktivsten Zellen nie selbst infiziert wurden.

„Das auffälligste Ergebnis war, dass nicht infizierte Zellen am immunologisch aktivsten wurden. Sie nahmen Notsignale von benachbarten Zellen auf und lösten eine Abwehrreaktion aus. Das zeigt, wie unglaublich hochentwickelt unsere Gewebe sind“, sagt Postdoc Pon Ganish Prakash, der Erstautor der Studie.

Das Team entschlüsselte auch zelluläre Gespräche und enthüllte, wie die Signalübertragung zwischen Epithel-Subtypen die Balance zwischen Abwehr und Reparatur herstellt. Einige Subtypen fungierten als Knotenpunkte und koordinierten die Aktivitäten ihrer Nachbarn.

Auf dem Weg zu Schleimhautimpfstoffen und gezielten Behandlungen

Diese Entdeckungen eröffnen neue Möglichkeiten für Impfstoffe und Behandlungen, die das lokale Abwehrsystem des Gebärmutterhalses stimulieren, anstatt sich ausschließlich auf die systemische Immunantwort zu verlassen. Dieser Wandel könnte erhebliche Auswirkungen auf die Prävention sexuell übertragbarer Krankheiten und ihrer Komplikationen wie Unfruchtbarkeit und Gebärmutterhalskrebs haben.

Wir sehen großes Potenzial in der Entwicklung von Schleimhautimpfstoffen, die die lokale Immunität direkt am Infektionsort aktivieren können.“

Cindrilla Chumduri, außerordentliche Professorin, Universität Aarhus

Die von Patienten gewonnenen Organoide bieten auch eine leistungsstarke neue Plattform, um zu untersuchen, wie sich Infektionen wie HPV und Chlamydien im Laufe der Zeit auf das Gebärmutterhalsgewebe auswirken und wie Koinfektionen das Krankheitsrisiko erhöhen können.

„Miniorgane sind wie ein Fenster in menschliches Gewebe. Sie ermöglichen es uns, Ideen und Behandlungen in äußerst realistischen Modellen zu testen, die weitaus genauer sind als herkömmliche Labormethoden“, erklärt Postdoc Naveen Kumar Nirchal, Co-Autor der Studie.

Der leitende Forscher Rajendra Kumar Gurumurthy fügt hinzu:

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass epitheliale Heterogenität von entscheidender Bedeutung ist. Jeder Subtyp hat seine eigene Aufgabe, den Gebärmutterhals zu schützen und die Ausbreitung von Infektionen auf die oberen Fortpflanzungsorgane zu verhindern.“

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