Über Dr. Yoneyama

Dr. Yoneyama promovierte an der Graduiertenschule für Agrar- und Lebenswissenschaften der Universität Tokio und arbeitet derzeit an der Graduate School of Medicine der Universität Osaka, wo er verschiedene Studien unter Verwendung von Stammzellen und Organoiden durchführt. Seine Forschung trägt maßgeblich zur Früherkennung von Lebererkrankungen, zur Entwicklung neuer Therapien und zum Fortschritt der regenerativen Medizin bei.

Frage: Woran forschen Sie derzeit?

Dr. Yoneyama: Unser Labor verfügt über die Technologie, Leberorganoide aus menschlichen iPS-Zellen herzustellen, aber unser Ziel ist translationale Forschung, die medizinische Anwendungen berücksichtigt und sich nicht nur auf die Herstellung selbst konzentriert. Ein Beispiel ist unsere Forschung zu den Mechanismen hinter den individuellen Unterschieden in der Pathologie der Fettlebererkrankung. Die Zahl der Patienten mit Fettlebererkrankung nimmt weltweit zu, aber die Symptomverläufe unterscheiden sich stark, und bislang gibt es keine effektiven Behandlungsmethoden. Um dies zu überwinden, nutzen wir die Organoidtechnologie, um die unterschiedlichen Lebererkrankungen einzelner Patienten nachzubilden und die Mechanismen zu untersuchen, die diese individuellen Unterschiede in der Pathologie verursachen.

Ein weiterer Ansatz besteht darin, Leberorganoide für eine neue Therapie zu verwenden: Extrakorporales Leberunterstützungssystem. Wir entwickeln ein therapeutisches Gerät, das auf unseren Leberorganoiden basiert, und setzen unsere Forschung mit dem Ziel klinischer Anwendungen fort.

Frage: Was hat Sie dazu bewogen, sich auf die Organoidforschung zu konzentrieren?

Dr. Yoneyama: Organoide sind ein einzigartiges Werkzeug, das es uns ermöglicht, menschliche Organe direkt zu untersuchen. Ich begann meine Arbeit an der Leberorganoidforschung etwa im Jahr 2018. Damals reichte es für eine Publikation aus, lediglich Organoidmodelle zu generieren. Schon damals genügte es mir nicht, nur Organoide herzustellen; als Wissenschaftler wollte ich etwas zurückgeben und zur klinischen Praxis beitragen.

Ein weiterer Grund ist mein Wunsch, zu ergründen, wie menschliche Organe gebildet werden und wie die Fehlregulation dieser Mechanismen mit Krankheiten zusammenhängt. Ich bin zum Beispiel sehr daran interessiert, die Prozesse zu verstehen, die zu Stoffwechselstörungen und Krankheiten führen. Aktuell konzentriere ich mich auf zwei Dinge: Als Wissenschaftler erläutere ich die Entstehung und Funktionsmechanismen menschlicher Organe und trage zur medizinischen Forschung bei, die in der klinischen Praxis nützlich ist.

Frage: Wie setzen Sie Mikroskope hauptsächlich in Ihren Experimenten ein?

Dr. Yoneyama: Für Zellkulturen verwende ich ein inverses Mikroskop fast jeden Tag für Beobachtungen wie Hellfeld- und Phasenkontrastaufnahmen. Für anspruchsvolle Anwendungen – Fälle, in denen wir wissen müssen, wo und wie viel von einem bestimmten Molekül exprimiert wird oder wie die interzellulären und intrazellulären Strukturen aussehen – verwenden wir hochauflösende Fluoreszenzmikroskope wie Konfokalmikroskope . Von der Erzeugung von Organoiden bis zur abschließenden Funktionsprüfung ist das inverse Mikroskop ein unverzichtbares Werkzeug für die Organoidforschung.

Frage: Welche Aspekte des neuen IXplore™ IX85 Inversmikroskops waren in Ihren Experimenten besonders effektiv?

Dr. Yoneyama: Zunächst der Durchsatz. Das IXplore IX85 verfügt über ein weites Sichtfeld, wodurch die Anzahl der benötigten Bilder reduziert wird und ich effizient Daten von den Zellen und Proben sammeln kann, die für ein einzelnes Experiment erforderlich sind. Das ist ein enormer Vorteil.

Die Verbesserung des Durchsatzes hilft auch bei der Überwachung der Homogenität der von uns erzeugten Organoide oder der Häufigkeit abnormaler Strukturen. Wenn wir im Labor Daten besprechen, ermöglicht uns das weite Sichtfeld, mehr Organoide gleichzeitig zu beobachten, was uns hilft, genauere Gespräche über Homogenität und Anomalien zu führen.

Eine weitere Verbesserung, die ich besonders geschätzt habe, war die Bildzusammenfügungsfunktion. Damit konnte ich Bilder eines relativ großen Rattenleberpräparats (etwa 20-30 mm) aufnehmen, und es entstand ein hochauflösendes Bild mit fast keinen sichtbaren Nähten. Um ein ähnliches Bild ohne diese Nähte zu erhalten, müssen wir normalerweise die Bedingungen anpassen und Feinabstimmungen vornehmen, aber die automatische Korrekturfunktion des IX85 machte es einfach, gleichmäßige, hochauflösende Bilder aufzunehmen. Ich war sehr beeindruckt.

Frage: Wie hat das LUPLAPO25XS-Objektiv mit Silikongelpad Ihre Experimente unterstützt?

Dr. Yoneyama: Zunächst hat es unsere Workflow-Effizienz verbessert. Wenn man von einem Immersionsobjektiv zu einer anderen Vergrößerung wechselt, muss man üblicherweise das Öl oder Wasser abwischen. Da dies nicht mehr nötig ist, konnte die Effizienz deutlich gesteigert werden. Ich kann zuerst ein Weitfeldbild aufnehmen, dann die Vergrößerung erhöhen und weiter abbilden. Dann kann ich zur Weitfeldansicht zurückkehren und an einem anderen Ort wieder auf das Silikongel-Objektiv umschalten. Die Möglichkeit, diese Aufgaben nahtlos auszuführen, ist ungemein praktisch.

Zweitens ist die 25-fache Vergrößerung optimal. Unser Hauptaugenmerk liegt zwar auf der Organoidforschung, aber wir arbeiten täglich mit anderen Arten von Proben und müssen ein breites Spektrum an Vergrößerungen abdecken. In solchen Fällen ist 10X zu niedrig und 40X zu hoch. Ich habe mir immer eine mittlere Vergrößerung mit großem Arbeitsabstand (WD) und hervorragender Tiefenbeobachtungsleistung gewünscht. Dieses 25X-Objektiv mit einem Arbeitsabstand von 2 mm passt perfekt zu unseren Forschungsobjekten.

Außerdem hat mich die Tiefenbeobachtungsleistung des Silikongels. Wenn wir versuchen, das Zentrum von Sphäroiden oder Organoiden in Tiefen von etwa 100 bis 150 µm zu beobachten, würde ein Standard-Trockenobjektiv zu einem unscharfen Bild führen. Die Bildunschärfe wurde mit diesem Objektiv deutlich verringert. Durch die Kombination mit 3D-Dekonvolution konnten wir die Organoidstruktur klar erkennen, ohne ein Konfokalmikroskop zu verwenden.

Frage: Was sind Ihre zukünftigen Forschungs- und Experimentierpläne?

Dr. Yoneyama: Wie ich in meiner aktuellen Forschung erwähnte, arbeiten wir an einem Gerät, das Blut durch extrakorporale Leberorganoide zirkulieren lassen kann, um eine dialyseähnliche Funktion zu erreichen. Ziel dieser Bemühungen ist die Entwicklung eines neuen Ansatzes, der eines Tages dazu beitragen könnte, die Leberfunktion zu unterstützen. Die Leber hat eine Entgiftungsfunktion, aber bei Patienten mit eingeschränkter Leberfunktion können sich Abfallprodukte und Toxine leicht im Blut ansammeln. Wenn Leberorganoide diese Rolle übernehmen könnten, könnten sie eines Tages Patienten unterstützen, die auf ein Transplantat warten.

Organtransplantationen sind nach wie vor sehr schwierig, und es gibt bisher noch keinen einzigen klinischen Anwendungsfall von Organoiden auf dem Gebiet der regenerativen Lebermedizin. Ich glaube, diese Forschung ist aus diesem Grund bedeutsam.

_{Haftungsausschluss: Die in diesem Interview geäußerten Meinungen und Aussagen stammen von dem jeweiligen Forscher und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten oder Behauptungen von Evident wider. Die genannten Produkte und Technologien sind ausschließlich für Forschungszwecke bestimmt und nicht für klinische oder diagnostische Anwendungen konzipiert.}