In der gemeinsamen Studie wurden künstliche Zellen so gestaltet, dass sie sich mit echten Krebszellen zu dreidimensionalen Mini-Tumoren, sogenannten Tumoroiden, verbinden. Grundlage dieser Verbindung von lebendem und synthetischem Material ist die Fähigkeit von Zellen zur Selbstorganisation. Welche Strukturen dabei entstehen, hängt unter anderem von der Stärke der Zelladhäsion oder der „Weichheit“ der Zelloberfläche ab. Es stellte sich heraus, dass synthetische Zellen besonders geeignet sind, wenn sie von einer dünnen Fettschicht umhüllt sind, die der Zellmembran natürlicher Zellen ähnelt. So lassen sich künstliche Tumor-Immunumgebungen erzeugen und typische Signale nachahmen, wie sie sonst von Immunzellen ausgehen. Auf diese Weise können die Forschenden untersuchen, wie Tumoren das Immunsystem austricksen – ohne echte Immunzellen einsetzen zu müssen.
„Mit unserem Modell können wir nachvollziehen, wie Tumoren das Immunsystem täuschen und blockieren“, erläutert Dr. Oskar Staufer vom INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken. „Besonders beim Bauchspeicheldrüsenkrebs, einer sehr aggressiven Krebsart, haben wir auf diese Weise einen neuen Mechanismus entdeckt, wie der Krebs Immunzellen gezielt außer Gefecht setzt.“ Die Studie belegt außerdem, dass die Oberflächenbeschaffenheit und andere physikalische Eigenschaften der künstlichen Zellen entscheidend dafür sind, ob sich Tumormodelle korrekt ausbilden. Diese Erkenntnisse eröffnen die Möglichkeit, künstliche Tumorumgebungen künftig gezielt zu gestalten. Zum weiteren Vorgehen sagt Nils Piernitzki, Erstautor der Studie: „Bisher haben wir uns auf einen simplen experimentellen Aufbau konzentriert, um das Potenzial des Modells abschätzen zu können. Als Nächstes wollen wir die Tumorumgebung im menschlichen Körper möglichst lebensecht nachahmen.“
Langfristig könnte die Methode nicht nur die Krebsforschung voranbringen, sondern auch neue Ansätze schaffen, um „lebende“ und „nicht-lebende“ Bausteine in innovativen medizinischen Materialien zu kombinieren.
INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien
Originalpublikation:
Piernitzki, N., Gao, N., Gasparoni, G. et al. Self-assembly of hybrid 3D cultures by integrating living and synthetic cells. Nat Commun 16, 11073 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-66789-3
