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Hautzellen in funktionstüchtige Leberzellen verwandelt

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Credit: Thinkstock
Kaputte Organe durch neue ersetzen, die aus eigenen Körperzellen gezüchtet wurden – diese Vision haben Regenerationmediziner trotz der Erfolge in der Stammzellforschung bisher noch nicht verwirklicht. Sie können zwar Hautzellen in Stammzellen verwandeln, aus denen sich dann wiederum verschieden Zelltypen züchten lassen, doch die Erzeugung ausgereifter Zellen hat sich als schwierig herausgestellt. Nun berichten US-Forscher von einem Durchbruch: Mit einer „abgekürzten“ Strategie ist es ihnen gelungen, menschliche Hautzellen in funktionstüchtige Leberzellen zu verwandeln. In spezielle Labormäuse mit Leberproblemen transplantiert, leisteten sie erfolgreich ihren Dienst. Es handelt sich um einen vielversprechenden Schritt zur Entwicklung von Alternativen zur Transplantation von Spenderorganen, so die Forscher.

Bisher gab es mit Leberzellen, die sich aus zu Stammzellen reprogrammierten Hautzellen entwickelt hatten, Probleme: Nach der Transplantation in Lebergewebe wollten diese Neulinge oft nicht richtig anwachsen und ihre Aufgabe erfüllen. Bei diesen Ansätzen hat man versucht, Hautzellen in sogenannte pluripotente Stammzellen zu verwandeln. In diesem Zustand können sich diese Zellen zu nahezu allen Zelltypen des Körpers entwickeln – soweit die Theorie. Doch in der Praxis läuft die Entwicklung zu ausgereiften Organzellen nicht glatt ab. Die Forscher um Sheng Ding vom Gladstone Institute of Cardiovascular Disease in San Francisco suchten deshalb nach alternativen Ansätzen. „So haben wir ausprobiert, ob es vielleicht besser klappt, wenn man die Hautzellen nicht wieder komplett zu pluripotenten Stammzellen zurückdreht, sondern eine Zwischenphase nutzt“, sagt der Wissenschaftler.

Er und sein Team verwandelten Hautzellen durch die Behandlung mit speziellen Wirkstoffen und gentechnischen Verfahren in sogenannte Endoderm-Zellen. Aus diesem Zustand heraus reifen Zellen bei der Entwicklung des menschlichen Körpers zu funktionsfähigen Organgeweben heran. Die Forscher entdeckten die „Schalter“, die eine gezielte Transformation der Endoderm-Zellen in Leberzellen auslösen: Sie knipsten die richtigen Gene an und entwickelten schließlich eine Methode, die zur Bildung von Leberzellen führte. „Sie waren noch nicht ganz ausgereift – schienen aber auf dem Weg dazu“, berichtet Co-Autor Milad Rezvani.

Menschliche Leberzellen treten den Dienst in Mäusen an

Im nächsten Schritt transplantierten die Forscher die Zellen in Lebern von Mäusen einer speziellen Zuchtlinie. Das Immunsystem dieser Tiere bekämpft menschliche Zellen nicht und so konnten die Forscher die Entwicklung des Gewebes untersuchen. Die Mäuse befanden sich außerdem in einem Zustand, der einem menschlichen Leberversagen entspricht. Über einen Zeitraum von neun Monaten beobachteten die Forscher das Zellwachstum und überwachten die Funktion der Transplantate anhand von leberspezifischen Proteinen und Genaktivitäten.

Zwei Monate nach der Transplantation stellten die Forscher bei den Mäusen Anzeichen dafür fest, dass die transplantierten Zellen ihren Dienst tatsächlich angetreten hatte, sich also zu ausgereiften Zellen fortentwickelt hatten. Auch neun Monate später gab es keine Hinweise auf ein Versagen der Strategie, berichten die Wissenschaftler. Es war ihnen mit dem Ansatz gelungen, dauerhaft funktionstüchtiges Lebergewebe zu generieren.

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„Es bleiben zwar noch einige Fragen offen, aber die Tatsache, dass diese Zellen voll ausreifen und noch Monate nach der Transplantation gedeihen, ist sehr vielversprechend“, sagt Co-Autor Holger Willenbring von der University of California in San Francisco. „Die Methode könnte sich daherzu einer Behandlungsmöglichkeit bei Lebererkrankungen entwickeln oder eine Alternativen zur Transplantation von Spenderorganen bieten“, hofft der Wissenschaftler.
 

Originalarbeit der Forscher:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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Wissenschaftslexikon

Mus|kel|star|re  〈f.; –; unz.; Med.〉 Bewegungsunfähigkeit des Muskels infolge Anhäufung von Milchsäure u. Stoffwechselprodukten in der Muskulatur, vor allem als Totenstarre

Steiß|huhn  〈n. 12u; Zool.〉 Angehöriges einer hühnerartig lebenden, jedoch mit Straußen u. Rallen verwandten Vogelordnung: Crypturi

♦ Elek|tro|the|ra|pie  〈f. 19; Med.〉 direkte Anwendung von elektr. Strom auf den menschl. Körper zu Heilzwecken

♦ Die Buchstabenfolge elek|tr… kann in Fremdwörtern auch elekt|r… getrennt werden.
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