Wissenschaftler züchten „Mini-Lungen“ in einem Labor, infizieren sie mit dem Coronavirus und beobachten den Kampf in Echtzeit

In beiden Studien beobachteten Wissenschaftler, wie das Virus die Lungenbläschen schädigt. Alveolen sind ballonartige Luftsäcke, die den eingeatmeten Sauerstoff aufnehmen und das ausgeatmete Kohlendioxid abgeben.

Medizinisches Personal überprüft am Donnerstag, 22. Oktober 2020, im Nouvel Hopital Civil in Straßburg, Ostfrankreich, ein Röntgenfoto einer Lunge eines an Covid-19 erkrankten Patienten. (AP Photo: Jean-Francois Badias, File)

Das neuartige Coronavirus befällt bekanntlich vor allem die Lunge, aber wie sich der Angriff abspielt, ist noch Gegenstand der Forschung. Nun haben zwei Studien diese Prozesse mit dem gleichen Ansatz beleuchtet. Wissenschaftler haben im Labor Lungenmodelle entwickelt, diese mit SARS-CoV-2 infiziert und den Kampf zwischen den Lungenzellen und dem Virus beobachtet.

Beide Artikel werden in der Zeitschrift Cell Stem Press veröffentlicht. Eine Studie stammt von südkoreanischen und britischen Forschern, darunter von der University of Cambridge; das andere stammt von Forschern der Duke University und der University of North Carolina.

(Links) Repräsentatives Bild eines 3D-Lungenorganoids, das einen alveolären Stammzellmarker zeigt; (rechts)Bild von Arvind Konkimalla zeigt, wie sich eine einzelne Lungenstammzelle selbst kopiert hat, um Tausende von Zellen zu erzeugen und eine Struktur zu erzeugen, die dem Atemgewebe ähnelt.

In beiden Studien beobachteten Wissenschaftler, wie das Virus die Lungenbläschen schädigt. Alveolen sind ballonartige Luftsäcke, die den eingeatmeten Sauerstoff aufnehmen und das ausgeatmete Kohlendioxid abgeben. Schäden an Alveolen verursachen Lungenentzündung und akute Atemnot – die häufigste Todesursache bei Covid-19.

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Beide Teams entwickelten das Modell mit Mini-Lungen – oder Lungenorganoiden. Die Organoide wurden aus den Stammzellen gezüchtet, die die tiefsten Teile der Lunge reparieren, wo SARS-CoV-2 angreift. Diese werden AT2-Zellen genannt. Folgen Sie Express Explained auf Telegramm

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Das britische und südkoreanische Team programmierte die AT2-Zellen zurück auf ihr früheres Stammzellstadium. Sie wuchsen selbstorganisierende, alveolarähnliche 3D-Strukturen, die das Verhalten von wichtigem Lungengewebe nachahmen. Als die 3D-Modelle SARS-CoV-2 ausgesetzt waren, begann sich das Virus schnell zu vermehren.

Innerhalb von sechs Stunden begannen die Zellen, Interferone zu produzieren – Proteine, die als Warnsignale für benachbarte Zellen fungieren. Nach 48 Stunden begannen die Zellen, sich zu wehren. Und 60 Stunden nach der Infektion begannen einige der Alveolarzellen zu zerfallen, was zum Zelltod und Gewebeschäden führte.

In der anderen Studie, die vom Zellbiologen Purushothama Rao Tata der Duke University geleitet wurde, konnte das Team eine einzelne Lungenzelle in Tausende von Kopien vermehren und eine Struktur schaffen, die dem Atemgewebe der menschlichen Lunge ähnelt. Einmal mit dem Virus infiziert, zeigte das Modell eine Entzündungsreaktion.

Das Team wurde auch Zeuge des Zytokinsturms – der Hyperreaktion von Immunmolekülen, die die Lunge zur Bekämpfung der Infektion auslöst.

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