Australische Wissenschaftler konnten Nieren aus Stammzellen züchten

Erstmals sei es gelungen, eine Mini-Niere durch eine induzierte Selbstorganisation der Zellen zu entwicklen

Es könnte tatsächlich ein Durchbruch für die Herstellung von Ersatzorganen sein, was die Wissenschaftler in der Zeitschrift Nature Cell Biology berichten. Nach einer langjährigen Forschungsarbeit ist es dem Team unter der Leitung von Melissa Little gelungen, eine funktionierende Niere aus embryonalen Stammzellen wachsen zu lassen, die aus umprogrammierten Hautzellen stammen. Allerdings ist das Ergebnis bislang nur eine wenige Millimeter große Mini-Niere im Brutreaktor.

Eine Niere wächst in der Petrischale. Bild: University of Queensland

Der Durchbruch, den die Wissenschaftler selbst für ihre Forschungsergebnisse reklamieren, besteht vor allem darin, die embryonalen Stammzellen so programmiert zu haben, dass sie selbstorganisiert eine Niere mit den Nephronen, den Nierenkörperchen, aufzubauen. Zuvor war es Wissenschaftlern vom Massachusetts General Hospital gelungen, Nieren von Ratten von Zellen zu befreien und auf dem verbliebenen Kollagengerüst im Bioreaktor Stammzellen anzusiedeln. Die daraus entstandene Niere wurden Ratten implantiert und funktionierten, wenn auch nicht so leistungsfähig wie normale Nieren.

Das Problem ist, so die australischen Wissenschaftler, dass der Aufbau der Nephronen bereits vor der Geburt abgeschlossen ist, weswegen es keine Stammzellen nach der Geburt gibt, die verlorene Nierenkörperchen ersetzen könnten. Den Wissenschaftlern ist es gelungen, die Stammzellen Schritt für Schritt in vitro so zu differenzieren, dass sich schließlich durch Selbstorganisation der Zellen Nephronen entwickelten, nachdem sie zuvor nachverfolgt hatten, welche Gene wann daran beteiligt sind und wie sie sich an- und ausschalten lassen. Brandon Wainwright, der Leiter des Institute for Molecular Bioscience an der University of Queensland, an dem die Forschung ausgeführt wurde, sagt, es sei das erste Mal, dass Selbstorganisation mittels eines Protokolls induziert wurde, um mittels Wachstumsfaktoren, die auch bei der Embryogenese wirken, aus Stammzellen, die miteinander interagieren bzw. kommunizieren, Nierenzellen in Form einer 3D-Mini-Niere im Brutreaktor entstehen zu lassen, ähnlich wie dies auch natürlich geschieht. Die Interaktion der Zellen ist notwendig, dass sich komplexe Strukturen wie in einem Organ entwickeln.

Eine der Mini-Nieren in der Petrischale. Bild: University of Queensland

Das Problem war allerdings, dass die Stammzellen im Prozess der Ausdifferenzierung zwar viele Nierenvesikel bildeten, aber die Vorläuferzellen von Nephronen weniger wurden. Damit war die Balance zwischen der Bildung von Vorläuferzellen, aus denen Nephronen entstehen, und ausdifferenzierten Nephronen gestört. Die Wissenschaftler vermuten, dass hier noch Wachstumsfaktoren, die extrazelluläre Matrix und/oder die Sauerstoffzufuhr verändert werden müssten. Zudem müssen noch Wege gefunden werden, dass größere Nieren gezüchtet werden können, um überhaupt daran denken zu können, nun eine Methode zur Herstellung von implantierbaren Organen aus den Körperzellen von Patienten gefunden zu haben. Im Unterschied etwa zu den US-Wissenschaftlern wurde auch nicht getestet, inwieweit die Organoiden in vivo funktionsfähig sind.

Die australischen Wissenschaftler suggerieren, man könne ja auch Mini-Nieren implantieren, um die Nierenfunktion in Patienten zu verbessern, wenn man noch keine ausgewachsenen Organe herstellen kann. Jedenfalls gehört es offenbar zum Geschäft, aus einer zwar vielversprechenden Forschung gleich "Durchbrüche" für die faktische Herstellung von Ersatzorganen abzuleiten.

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