Speicheldrüsen spielen eine wesentliche Rolle für die Mundgesundheit, indem sie Speichel absondern, der die Verdauung, die Sprache und das Immunsystem unterstützt. Werden diese Drüsen durch Strahlentherapie oder Autoimmunerkrankungen irreversibel geschädigt, leiden Patienten häufig unter chronischen Beschwerden, Essstörungen und einem erhöhten Infektionsrisiko. Die Nachbildung der Speichelfunktion im Labor bleibt jedoch aufgrund der Komplexität der spezialisierten Zellen und des Mikromilieus der Drüse eine schwierige Herausforderung. Die meisten bestehenden Kultursysteme basieren auf tierischen Gerüsten oder chemisch fixierten Matrizen, die die Identität menschlicher Azinuszellen nicht dauerhaft aufrechterhalten können. Aufgrund dieser Einschränkungen besteht ein dringender Bedarf an biotechnologisch hergestellten dreidimensionalen (3D) Umgebungen, die das langfristige Überleben und die Funktion von Speicheldrüsenzellen unterstützen.
In einer neuen Studie (DOI: 10.1038/s41368-025-00368-6) , die am 9. Mai 2025 im International Journal of Oral Science veröffentlicht wurde , stellten Forscher der McGill University ein Hydrogel der nächsten Generation vor, das die Regeneration von speicheldrüsenähnlichem Gewebe unterstützt. Das Team testete drei Formulierungen und fand heraus, dass die Version mit Hyaluronsäure – AGHA genannt – die Bildung großer, lebensfähiger Sphäroide, die die natürliche Drüsenarchitektur nachahmen, am besten unterstützte. Diese 3D-Zellcluster behielten eine hohe Expression wichtiger Speichelproteine ??bei und reagierten dynamisch auf chemische Stimulation, was sie zu einem leistungsstarken Instrument für die Modellierung von Krankheiten und die Erprobung potenzieller Therapien für Xerostomie macht.
Die Forscher verglichen drei Hydrogeltypen: ein einfaches Alginat-Gelatine (AG), eine kollagenergänzte Version (AGC) und ein hyaluronsäurehaltiges AG (AGHA), das Hyaluronsäure enthält. Obwohl alle ähnliche mechanische Eigenschaften wie natives Gewebe zeigten, erwies sich AGHA als das bessere Gerüst. In AGHA-Gelen bildeten azinäre Speicheldrüsenzellen große Sphäroide mit mehr als 100 Zellen und einer Lebensfähigkeit von über 93 %. Diese Strukturen behielten ihre Stoffwechselaktivität und eine robuste Expression funktioneller Marker bei, darunter AQP5 , ZO-1, NKCC1 und ?-Amylase – alle wichtig für die Speichelsekretion. Bei Stimulation mit Isoprenalin steigerten die Sphäroide ihre Produktion ?-Amylase-haltiger Granula und bestätigten damit ihre funktionelle Reaktionsfähigkeit. Die Reversibilität des Gels, die durch einfache Ionenentfernung erreicht wurde, ermöglichte die zerstörungsfreie Gewinnung intakter Sphäroide – ein wesentliches Merkmal für die spätere klinische oder experimentelle Verwendung. Das Hydrogel unterstützte auch erfolgreich die Expansion primärer menschlicher Speichelzellen für bis zu 15 Tage und demonstrierte damit seine Vielseitigkeit als Kulturplattform.
