Am Forschungscampus der Technischen Universität München (TUM) in Garching ist das neue Center for Organoid Systems (COS) eröffnet worden. Bayerns Wissenschaftsminister Markus Blume (CSU) war dabei. Für das Biotechnologie-Zentrum hat der Freistaat Bayern 40 Millionen Euro bereitgestellt – im Rahmen der Hightech-Agenda Bayern.

Im COS geht es um winzige, im Labor gezüchtete Organe. Organoide heißen sie, und sie sollen zeigen, was im menschlichen Körper passiert, wenn Zellen miteinander arbeiten, krank werden oder auf eine Behandlung reagieren. Im Visier stehen unter anderem Diabetes, Krebs, Herzerkrankungen, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neurodegenerative Erkrankungen. Ein ziemlich großes Programm für Strukturen, die in eine Petrischale passen.

Mini-Organe zwischen Zellkultur und Tierversuch

Organoide sind dreidimensionale, organähnliche Strukturen aus mehreren miteinander interagierenden Zelltypen. Sie entstehen aus Stammzellen beziehungsweise pluripotenten Stammzellen oder aus Körper- und Primärgewebe. Wegen ihrer Form und Zellzusammensetzung bilden sie Vorgänge im Körper realistischer ab als klassische Zellkulturen. Zugleich enthalten sie weniger Zelltypen als ein vollständiger Organismus – dadurch lassen sich Experimente kontrollierter durchführen als Tierversuche.

Im COS arbeiten derzeit neun Forschungsgruppen an unterschiedlichen Organoidsystemen, etwa an Miniaturversionen der Bauchspeicheldrüse, der Leber und des Gehirns. Die Forschungsbereiche reichen von der Entwicklung und Erkrankung der Bauchspeicheldrüse über Neurologie und Herz-Kreislauf-Forschung bis zu Mikrobiologie, Bioelektronik und Biophysik. Ein weiterer Schwerpunkt sind krankheitsspezifische Modelle, zum Beispiel für Krebs. Sie könnten der personalisierten Medizin dienen, wenn Therapien künftig an patientennahen Organoiden getestet werden.

Das Zentrum will außerdem verschiedene Organoidtypen miteinander verbinden. So sollen Wechselwirkungen zwischen Organen untersucht werden – also nicht nur, was in einem einzelnen Mini-Organ geschieht, sondern wie Systeme aufeinander reagieren. Matthias Hebrok, Professor für angewandte Stammzell- und Organoidsysteme und Direktor des COS, hält es für möglich, dass künftig Miniaturorgane mit sämtlichen Eigenschaften ihrer natürlichen Vorbilder hergestellt werden. Organoidbasierte Behandlungen könnten dann etwa gestörte Organfunktionen im Rahmen von Zelltherapien ersetzen.

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Viele Disziplinen, ein gemeinsames Labor

Das COS bündelt Fachwissen aus Medizin, Zellbiologie, Mikrobiologie, Gentherapie, Informatik, Biophysik und Bioelektronik. Beteiligt sind die TUM Schools Natural Sciences, Life Sciences, Computation, Information and Technology sowie Medicine and Health. Auch das TUM-Universitätsklinikum ist eingebunden. Künstliche Intelligenz, Bioingenieurwesen und Nanotechnologie sollen dabei helfen, neue Behandlungsmöglichkeiten schneller zu entwickeln und auf Patientinnen und Patienten zu übertragen.

In Garching arbeiten die Forschenden dafür eng mit dem TUM-Klinikum zusammen. Die Leitung des Zentrums teilen sich Matthias Hebrok als Experte für Pankreas-Organoide, Andreas Bausch, Direktor des CPA, und Maximilian Reichert, Spezialist für Bauchspeicheldrüsenkrebs am TUM-Klinikum. TUM-Präsident Thomas Hofmann ordnet das COS in die stärkere Verbindung von Medizin mit Natur-, Ingenieur- und Computerwissenschaften unter dem Dach des Munich Institute of Biomedical Engineering ein.

Gebaut wurde das Forschungszentrum in zweijähriger Modulbauweise. Das Gebäude verbindet nachhaltige Bauweise mit moderner technischer Ausstattung. Teile dieser Ausstattung, darunter ein Laborroboter, stammen von der Heinz-Nixdorf-Stiftung. Gerade bei Organoiden ist Automatisierung mehr als ein schicker Zusatz: Hochmoderne Robotik-Systeme können Zellkulturprozesse übernehmen und eine optimierte, reproduzierbare Herstellung im Hochdurchsatz ermöglichen.

Von Krebsmodellen bis zu Krankheitserregern

Die Organoidforschung reicht weit über Tumormodelle hinaus. Eine Plattform, wie sie auch in der Infektionsforschung genutzt wird, kann Lektine und Effektorproteine in einem für Menschen relevanten Modell untersuchen. Lektine sind Proteine, die spezifisch an Kohlenhydrate binden und in vielen Organismen einschließlich des Menschen vorkommen. Weil sie an Oberflächen von Viren, Bakterien und Pilzen haften können, gelten sie als möglicher Ansatz gegen Infektionskrankheiten: Wenn die Bindung von Krankheitserregern an Wirtszellen gehemmt wird, könnten Infektionen verhindert oder eingedämmt werden.

Die Forschung umfasst dafür eine Bibliothek humaner und aus Nagetieren stammender Lektine, die in zahlreichen In-vitro- und In-vivo-Screenings eingesetzt werden soll. Parallel entsteht eine Sammlung offener Leserahmen, kurz ORFs, pathogener Viren, Bakterien und Parasiten. Sie soll helfen, Wirt-Pathogen-Interaktionen zu verstehen und Wissenslücken zu schließen.

Der Hintergrund ist ein uralter Wettlauf: Organismen haben im Lauf der Evolution Resilienzmechanismen entwickelt, um auf innere und äußere Störungen zu reagieren und neue Lebensräume zu erschließen. Der genetische Konflikt zwischen Krankheitserregern und ihren Wirten treibt diese Veränderungen maßgeblich an. Effektorproteine greifen in Funktionen von Wirtszellen ein, fördern Krankheitsverläufe und unterstützen Erreger dabei, Immunreaktionen zu umgehen.

Mit individuellen Reporter-Assays werden solche Effektoren in verschiedenen menschlichen und nicht-menschlichen Zelllinien untersucht. So sollen ihre Funktionen systematisch identifiziert werden. Besonders die Effektoren von Krankheitserregern mit pandemischem Potenzial – darunter Coronaviren und andere Atemwegsviren – sollen vorsorglich charakterisiert werden. CRISPR-Technologie ermöglicht es zudem, Organoide genetisch zu verändern und klinisch relevante Vorgänge gezielt zu untersuchen.

Aus Patientenproben hergestellte, krankheitsspezifische Organoide sollen das Verständnis von Krankheiten verbessern und die Entwicklung von Behandlungsmethoden voranbringen. In solchen Modellen lassen sich auch Impfstoffe und neue Therapien erproben. Die Verbindung aus moderner Technologie, Sammlungen von Effektorproteinen und Lektinen sowie automatisierter Organoidproduktion verschiebt die Forschung ein Stück näher an die Bedingungen im menschlichen Körper – ohne dass die Petrischale plötzlich ein ganzer Mensch sein muss.

Nachrichten aus dem Zentrum

Das COS veröffentlicht aktuelle Nachrichten zu seinen Forschungsaktivitäten. Postdoktorandinnen und Postdoktoranden, Promovierende sowie Bachelor- und Masterstudierende können sich direkt an einzelne Forschungsgruppen wenden, wenn sie nach möglichen Stellen suchen. Bewerbungen sollen nicht über die zentralen COS-Kontakte eingereicht werden.

Standort: TUM München. Der heutige Stand dieser Meldung ist der 8.10.2026.