Bahnbrechende dynamische 3D-Zell-Kokulturmodelle simulieren das Fortschreiten der MASLD

In einer kürzlich veröffentlichten Arbeit in BME-GrenzenIn einer Gemeinschaftsstudie von Forschern der Griffith University, der Queensland University of Technology, der University of Queensland und dem Nanjing Stomatological Hospital wurden bahnbrechende dreidimensionale (3D) dynamische Zell-Kokulturmodelle eingeführt, um die Progressionsstadien der metabolischen Dysfunktion-assoziierten steatotischen Lebererkrankung (MASLD) zu simulieren. Diese Innovation beseitigt die Einschränkungen herkömmlicher 2D-Zellkulturen bei der Modellierung komplexer Leberpathologien.

MASLD, eine weit verbreitete chronische Erkrankung, von der etwa 30 % der Weltbevölkerung betroffen sind, verläuft in Stadien wie einfacher Steatose, metabolischer Dysfunktions-assoziierter Steatohepatitis (MASH) und Fibrose und führt schließlich zum hepatozellulären Karzinom (HCC). Herkömmliche In-vitro-Modelle wie 2D-Hepatozyten-Monokulturen konnten die in vivo beobachteten komplexen Wechselwirkungen zwischen mehreren Zelltypen und dynamischen Umgebungen nicht reproduzieren.

Die Forschung nutzte ein neuartiges dynamisches 3D-Kokultursystem mit integriertem Mini-Bioreaktor. Es wurden drei verschiedene MASLD-Modelle etabliert: Steatose (nur Hepatozyten), MASH (Hepatozyten und Makrophagen) und Fibrose (Hepatozyten, Makrophagen und hepatische Sternzellen). Die Validierung anhand von Mausmodellen mit fettreicher Ernährung bestätigte einen fortschreitenden Rückgang der Lebensfähigkeit der Hepatozyten und eine Lipidansammlung, was die In-vivo-Pathologie widerspiegelt. Genexpressionsprofile stimmten eng mit MASLD-betroffenen Lebern überein.

Wichtige Ergebnisse verdeutlichen, dass proinflammatorische Makrophagen die Ursache für Störungen des Lipidstoffwechsels in Hepatozyten sind. Das 3D-System ermöglicht eine zellspezifische Reaktionsanalyse und beschleunigt den Beginn des MASLD-Phänotyps innerhalb von 24 Stunden, wodurch die Forschungseffizienz erheblich gesteigert wird.

Dieser Fortschritt verbessert nicht nur das mechanistische Verständnis, sondern stärkt auch die Präzisionsmedizin. Zukünftige Studien könnten diese Modelle nutzen, um personalisierte Behandlungen zu erforschen und die Ergebnisse für Patienten im gesamten MASLD-Spektrum zu optimieren. Mit ihrem Potenzial, die therapeutische Entdeckung zu verändern, steht diese Arbeit an der Spitze der Hepatologieforschung und gibt Millionen von Menschen, die von Lebererkrankungen betroffen sind, neue Hoffnung.

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