Feb. 9, 2023 — Seit Jahren argumentieren Befürworterinnen der Frauengesundheit, dass weitaus mehr Forschung über den Körper und die Gesundheit von Frauen erforderlich ist. Die weltweit erste „Vagina auf einem Chip“, die kürzlich am Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering in Harvard entwickelt wurde, könnte dazu einen großen Beitrag leisten.
„Die Gesundheit von Frauen hat nicht die Aufmerksamkeit erhalten, die sie verdient“, sagt Don Ingber, MD, PhD, der das Team leitete, das den Vagina-Chip entwickelt hat. Der Vorstoß zog schnell die Aufmerksamkeit der Medien auf sich, nachdem er in der berichtet worden war Tagebuch Mikrobiom Ende November. Doch Forscher erhoffen sich mehr als Schlagzeilen. Sie sehen den Chip als eine Möglichkeit, die Erforschung der vaginalen Gesundheit zu erleichtern und die Tür zu wichtigen neuen Behandlungen zu öffnen.
Inzwischen haben Sie vielleicht schon von „Organs on Chips“ gehört: winzige Geräte von der Größe eines USB-Sticks, die die biologische Aktivität menschlicher Organe nachahmen sollen. Diese Glassplitter enthalten lebende menschliche Zellen in Rillen, die den Durchgang von Flüssigkeit ermöglichen, um die Funktion der Zellen entweder aufrechtzuerhalten oder zu stören. Bisher haben Ingber und sein Team am Wyss Institute mehr als 15 Organchip-Modelle entwickelt, darunter auch Chips, die die Lunge, Darm, Niere, Und Knochenmark.
Die Idee zur Entwicklung eines Vagina-Chips entstand aus der von der Gates Foundation finanzierten Forschung zu einer Kinderkrankheit namens umweltbedingter enterischer Dysfunktion, einer Darmerkrankung, die am häufigsten in ressourcenarmen Ländern auftritt und die zweithäufigste Todesursache bei Kindern unter 5 Jahren ist Da entdeckte Ingber, wie sehr das Mikrobiom des Kindes diese Krankheit beeinflusst.
Ausgehend von dieser Arbeit richtete die Gates Foundation ihre Aufmerksamkeit auf die Gesundheit von Neugeborenen – insbesondere auf die Auswirkungen von bakterieller Vaginose, einem Ungleichgewicht in der bakteriellen Zusammensetzung der Vagina. Bakterielle Vaginose tritt bei 1 von 4 Frauen weltweit auf und wurde mit Frühgeburten sowie HIV, HPV-Persistenz und Gebärmutterhalskrebs in Verbindung gebracht.
Bei der Gründung der Vaginales Mikrobiom-Forschungskonsortium, Die Stiftung bat Ingber, einen Organchip zu entwickeln, der das Mikrobiom der Vagina nachahmt. Ziel war es, „lebende biotherapeutische Produkte“ oder lebende Mikroben wie Probiotika zu testen, die das Mikrobiom der Vagina wieder gesund machen könnten.
Es gibt kein anderes präklinisches Modell, um solche Tests durchzuführen, sagt Ingber.
„Der Vagina-Chip ist eine Möglichkeit, Fortschritte zu machen“, sagt er.
Drängen auf mehr Frauengesundheitsforschung
Die Gates Foundation hat erkannt, dass die reproduktive Gesundheit von Frauen ein wichtiges Thema ist, nicht nur in Ländern mit niedrigem Einkommen, sondern überall auf der Welt. Als sich das Projekt weiterentwickelte, begann Ingber von Kolleginnen zu hören, wie vernachlässigt die reproduktive Gesundheit von Frauen in der medizinischen Wissenschaft ist.
„Dafür wurde ich sensibel und mir wurde klar, dass dies nur der Anfang ist“, sagt Ingber.
Nehmen Sie zum Beispiel die bakterielle Vaginose. Seit 1982 dreht sich die Behandlung um dieselben zwei Antibiotika. Das liegt zum Teil daran, dass es kein Tiermodell zum Studieren gibt. Keine andere Spezies hat die gleiche vaginale Bakteriengemeinschaft wie der Mensch.
Das macht die Entwicklung einer neuen Therapie „unglaublich herausfordernd“, erklärt Caroline Mitchell, MD, MPH, Gynäkologe/Geburtshelferin am Massachusetts General Hospital und Mitglied des Konsortiums.
Es stellt sich heraus, dass die Nachbildung der Vagina in einer Laborschale, um den Fachbegriff zu verwenden, sehr schwierig ist.
„Hier bietet ein Vagina-Chip eine Chance“, sagt Mitchell. „Es ist kein Super-High-Throughput, aber es ist viel mehr High-Throughput als a [human] klinische Studie.”
Daher könnte der Vagina-Chip Wissenschaftlern helfen, viel schneller neue Behandlungen zu finden.
Wie Ingber sieht auch Mitchell den Chip als eine Möglichkeit, mehr Aufmerksamkeit auf die weitgehend unerfüllten Bedürfnisse in der weiblichen Reproduktionsmedizin zu lenken.
„Für die reproduktive Gesundheit von Frauen wurden jahrzehntelang zu wenig Ressourcen bereitgestellt, Priorität eingeräumt und weitgehend vernachlässigt“, sagt sie. Und die Zeit könnte reif für Veränderungen sein: Mitchell sagt, sie sei von den National Institutes of Health ermutigt worden Förderung der NIH-Forschung zur Gesundheit von Frauen Konferenz, die 2021 als Reaktion auf eine Bitte des Kongresses abgehalten wurde, sich mit Forschungsbemühungen im Bereich der Gesundheit von Frauen zu befassen.
Über die bakterielle Vaginose hinaus stellt sich Mitchell vor, dass der Chip Wissenschaftlern helfen könnte, neue Behandlungen für vaginale Hefeinfektionen (Candidiasis), Chlamydien und Endometriose zu finden. Wie bei bakterieller Vaginose, Medikamente für vaginale Hefeinfektionen sind seit Jahrzehnten nicht vorangekommen, sagt Mitchell. Die Bemühungen, einen Impfstoff gegen Chlamydien zu entwickeln, die das Fortpflanzungssystem einer Frau dauerhaft schädigen können, ziehen sich seit vielen Jahren hin. Und Endometrioseein oft schmerzhafter Zustand, bei dem das Gewebe, aus dem die Gebärmutterschleimhaut besteht, außerhalb der Gebärmutter wächst, ist nach wie vor unzureichend erforscht, obwohl 10 % der Frauen im gebärfähigen Alter davon betroffen sind.
Während einige Mausmodelle in der Chlamydienforschung verwendet werden, ist es angesichts der Unterschiede zwischen Vaginal- und Zervixbakterien schwer zu sagen, ob sie auf den Menschen übertragen werden.
„Unser Verständnis der grundlegenden Physiologie der Umgebung von Vagina und Gebärmutterhals ist ein weiterer Bereich, in dem wir beklagenswert unwissend sind“, sagt Mitchell.
Zu diesem Zweck entwickelt Ingbers Team komplexere Chips, die die Vagina und den Gebärmutterhals nachahmen. Eines seiner Teammitglieder will mit den Chips Unfruchtbarkeit untersuchen. Die Forscher haben die Chips bereits verwendet, um zu sehen, wie bakterielle Vaginose und Schleimhautveränderungen die Art und Weise beeinflussen, wie Spermien den Fortpflanzungstrakt hinaufwandern.
Das Labor verknüpft jetzt Vagina- und Zervix-Chips miteinander, um Virusinfektionen des Gebärmutterhalses, wie HPV, und alle Arten von bakteriellen Erkrankungen des Vaginaltrakts zu untersuchen. Durch das Auftragen von Zervixschleim auf den Vagina-Chip hoffen sie, mehr darüber zu erfahren, wie das weibliche Fortpflanzungsgewebe auf Infektionen und Entzündungen reagiert.
„Ich sage immer, dass Organchips auf Zellgewebe- und Organebene wie synthetische Biologie sind“, sagt Ingber. „Du fängst einfach an und siehst, ob du es schaffst [can] ahmen Sie eine klinische Situation nach.“
Da sie die Chips komplexer machen – vielleicht durch Hinzufügen von Blutgefäßzellen und weiblichen Hormonen – sieht Ingber die Möglichkeit, die Reaktion auf hormonelle Veränderungen während des Menstruationszyklus zu untersuchen.
„Wir können damit beginnen, die Auswirkungen des Radfahrens im Laufe der Zeit sowie andere Arten von hormonellen Effekten zu untersuchen“, sagt er.
Ingber schwebt auch vor, den Vagina-Chip mit anderen Organchips zu verknüpfen – acht verschiedene Organtypen hat er bereits miteinander verknüpft. Aber vorerst hofft das Team, dass der Vagina-Chip unser Verständnis der grundlegenden weiblichen Reproduktionsbiologie verbessern und den Prozess der Entwicklung neuer Behandlungen für die Gesundheit von Frauen beschleunigen wird.