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Menschliche Lunge erfolgreich zum ersten Mal in einem Labor gewachsen
Wissenschaftlern der medizinischen Fakultät der University of Texas in Galveston ist es gelungen, menschliche Lungen im Labor zu züchten, indem sie Komponenten aus der Lunge von verstorbenen Kindern verwendeten.
Stammzellenspezialisten arbeiten seit einigen Jahren am Wachstum von Lungengewebe, aber die Lunge ist ein komplexes Organ, das mehr Probleme bereitet als die Regeneration anderer Organgewebe, wie der menschlichen Haut.
Die University of Texas Medical Branch (UTMB) kündigte ihre Lösung für den Lungenwachstum im Jahr 2010 an.
"In Bezug auf die verschiedenen Zelltypen ist die Lunge wahrscheinlich die komplexeste aller Organe - die Zellen in der Nähe des Eingangs sind sehr unterschiedlich von denen in der Lunge", sagte UTMB-Forscher Dr. Joaquin Cortiella damals.
"Die Leute fragen uns, warum wir die Lunge tun, weil es so schwer ist. Aber das Potenzial ist so groß und die Technologie ist da. Es wird Zeit brauchen, aber ich denke, wir werden ein System schaffen, das funktioniert. "
"Wenn wir eine gute Lunge für Menschen machen können, können wir auch ein gutes Modell für Verletzungen machen", schlug der Forscher Dr. Joan Nichols vor und fügte hinzu:
"Wir können eine fibrotische Lunge oder eine emphysematöse Lunge erzeugen und bewerten, was mit ihnen geschieht, was die Zellen tun, wie gut Stammzellen oder andere Therapien funktionieren. Wir können sehen, was bei einer Lungenentzündung passiert oder was passiert, wenn Sie es haben bekam ein hämorrhagisches Fieber, oder Tuberkulose, oder Hantavirus - all die Mittel, die auf die Lunge zielen und Schäden in der Lunge verursachen. "
Die Forschung von 2010 beinhaltete die Zerstörung der Zellen von Rattenlungen durch wiederholtes Einfrieren und Auftauen und anschließendes "Nachsäen" der Lungen mit embryonalen Stammzellen von Mäusen.
Nach der Aufarbeitung ähnlicher, aber großangelegter Experimente an Schweinelungen, wenden die Forscher nun die gleichen regenerativen Prinzipien für die menschliche Lunge an.
Menschliche Lungen, die in einem "Aquarium" mit Zellen von verstorbenen Kindern gewachsen sind
Die Forscher nahmen Lungen von zwei Kindern, die an einem Trauma gestorben waren (höchstwahrscheinlich ein Autounfall), und entfernten eine der Lungen auf ein bloßes "Skelett" aus nur Kollagen und Elastin - den Hauptproteinen im Bindegewebe.
Die im Labor gewachsene Lunge vor und nach dem Nachsetzen mit Zellen. Bildnachweis: UTMB
Mit dieser abgespeckten Lunge als "Gerüst" haben sie dann Zellen aus der anderen Lunge geerntet, die auf das Gerüst aufgetragen wurden.
Diese Lungenstruktur wurde dann in eine mit einer nahrhaften Flüssigkeit gefüllte Kammer gelegt, die Nichols als "Kool-Aid ähnelnd" beschreibt.
Nach 4 Wochen Eintauchen extrahierte das Team eine komplette menschliche Lunge aus der Flüssigkeit - "nur pinker, weicher und weniger dicht". Das Team replizierte den Prozess dann erfolgreich mit einer zweiten Gruppe von Lungen.
Es ist UTMBs Dr. Michael Riddle, der das beschleunigte Verfahren zum Wachstum der Lunge zugeschrieben wird, und er tat dies, indem er neue Ausrüstung aus den alltäglichsten Wohnmöbeln improvisierte.
"Er ist derjenige, der nach Hause gegangen ist und tatsächlich gebaut hat - ich mache keine Witze - ein Aquarium, das er gekauft und aus einer Zoohandlung gekauft hat", sagt Dr. Nichols.
Können im Labor gewachsene Lungen in Transplantaten verwendet werden?
Lungentransplantationen sind oft die einzige Behandlung für unheilbare Lungenerkrankungen wie zystische Fibrose und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD). Erfolgreiche Lungentransplantationen sind jedoch selten, da es sehr schwierig ist, passende Spender zu finden - viele Patienten sterben auf einer Warteliste für Transplantationen.
Die Arbeit von UTMB stellt einen Meilenstein in der regenerativen Technik dar, aber die Realität der Labor-Lungen, die in Transplantationen verwendet werden, könnte mindestens 12 Jahre entfernt sein, sagt Nichols. Die nächste Phase der Forschung wird sein, im Labor gezüchtete Lungen bei Schweinen zu testen.
Obwohl die Science-Fiction-Art der Forschung unglaublich klingt, war UTMB nicht bereit, ihre Ergebnisse bekannt zu geben. Tatsächlich hat das Team vor einem Jahr die Lunge vergrößert, aber die Geschichte wurde gerade erst von den Medien aufgegriffen.
"Es hat uns ein Jahr gekostet, uns zu beweisen, dass wir wirklich einen guten Job gemacht haben. Du kommst nicht sofort raus und erzählst der Welt, dass du etwas Wunderbares hast, bis du es selbst bewiesen hast, dass wir wirklich etwas Großartiges getan haben." "Dr. Nichols sagt.
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