Symposium 4: Welche CF-Modelle nutzt die Forschung?

 „Zellinien“ (Zabner, US)
Viele verschiedene Zelllinien stehen zur Verfügung (auch CF-Zelllinien) an denen Spannungsmessungen zur Bestimmung der Leitfähigkeit durchgeführt werden können. Diese Messungen geben Auskunft über das Vorhandensein von Chlorid- und / oder Natrium-Kanälen in der Membran. Durch gezielte Ausschaltung bzw. Aktivierung spezifischer Ionenkanäle, kann die Aktivität verschiedener Kanäle gemessen werden. So sind Zellkulturmodelle gut geeignet, um die Ionenkanäle, wie den CFTR oder auch den ENaC-Kanal zu charakterisieren. Auch können mit dieser in-vitro Methodik sehr gut Substanzen hinsichtlich ihrer aktivierenden oder inhibierenden Wirkung getestet werden. Wichtig ist zu wissen, dass die Übertragbarkeit auf die „in vivo Situation“ Grenzen hat, d. h. die Leitfähigkeit im Gewebeverband kann anders sein (z. B. submucosale Drüsen sind sicherlich nicht identisch mit epithelialen Zelllinien).

„Mausmodelle“ (Scholte, NE)
Es gibt sehr viele verschiedene CF-Mausmodelle, die sich hinsichtlich Genotyp und Phänotyp unterscheiden. Demnach sind nicht alle gleichermaßen geeignet. Die Auswahl der Mausmodelle für die jeweilige Fragestellung ist entscheidend. Im Rahmen eines von der EU geförderten Forschungsprogramms (EuroCare CF) beschäftigt sich ein Teilprojekt mit Etablierung geeigneter CF-Mausmodelle. Inzwischen stehen verschiedene, gut definierte Mausmodelle den CF-Wissenschaftlern zur Verfügung. Ein CF-Mausmodell (AG Scholte, Rotterdam) trägt die Mutation F508del und kann zur Testung von Wirkstoffen genutzt werden, die die Proteinreifung und die Regulation des CFTR-Kanals in der Membran beeinflussen. Ein anderes Modell (AG Mall, Heidelberg) stellt die CF-Lungenpathologie gut nach, indem der ENaC-Kanal überexprimiert wurde, der ENaC Kanal kommt dadurch häufiger als normal in der Membran vor.  Dieses Mausmodell ist sehr gut geeignet, um ENaC-Inhibitoren (z. B. Amilorid-Analoga) zu testen.
Insgesamt steht weltweit eine Vielzahl von CF-Mausmodellen zur Verfügung, die die CF-Pathologie in verschiedenen Geweben nachstellen. Mögliche Anwendungen sind die Untersuchung von ENaC Inhibitoren, CaCC-Aktivatoren, Potentiatoren (z. B. Genistein), Protease Inhibitoren.
Der Vergleich mit der CF-Erkrankung beim Menschen ist natürlich nur bedingt zu ziehen, da der genetische Kontext sowie die Altersentwicklung in der Maus anders sind. Aber auch die geringe Größe der Maus machen Vergleiche schwer, so sind etablierte bildgebende Verfahren zur Lungendiagnostik an der Maus nicht möglich.

 „Großtiermodelle“ (Collie, UK)
Ein CF-Schaf sollte durch ein in England gefördertes Projekt hergestellt werden, dies blieb jedoch bislang ohne Erfolg. Viel versprechender ist derzeit der Einsatz von Schafmodellen zur Erforschung der Gentherapie. Die Untersuchung von potentiellen Gentransfer-Vektoren (z. B. Viren oder Liposomen) wird derzeit im Schaf durchgeführt. Erste Erfolge wurden verbucht, so konnte eine Genexpression im Schaf über einen Zeitraum von 28 Tagen erreicht werden. 

„Natives Gewebe“ (Gaillard, FR)
Grundsätzlich kann man natives Gewebe erhalten, indem frische Zellen kultiviert werden (z. B. Bürstenabstriche aus der Nasenmuschel „nasal brushing“). Es gibt aber auch die Möglichkeit Gewebe zu rekonstituieren. In einer aktuellen Publikation von Hajj et al 2007 wurde die Regenerationsfähigkeit von CF-Lungenepithel vs. gesundem Epithel untersucht, wobei in CF-Gewebe eine Umstrukturierung („Remodelling“), eine verzögerte Zelldifferenzierung und Unterschiede in der Inflammation beobachtet wurden. Eine andere Möglichkeit, Gewebe-ähnliche Strukturen zu rekonstituieren sind so genannte Spheroide (Castillon et al, 2004). Hierbei handelt es sich um humane epitheliale Zellen, die so kultiviert werden, dass kugelförmige Zellgebilde entstehen. Diese sind für potentielle Wirkstoffe gut zugänglich und daher zur frühen Wirkstofftestung und für Vorversuche der Gentherapie gut geeignet.