Lab-Grown Nierentransplantation in Ratten produziert Urin

US-Wissenschaftler haben Nieren angebaut, die im Labor rudimentären Urin produzieren und auch in Ratten transplantiert werden. Sie hoffen, den Ansatz so zu verfeinern, dass es eines Tages möglich ist, menschliche Nieren im Labor zu züchten, aber auch Spendernieren bei Transplantationspatienten, ohne dass sie Medikamente einnehmen müssen, um ihr Immunsystem zu unterdrücken.
Der einzigartige Ansatz baut eine Niere nicht völlig neu an, sondern entfernt die Zellen aus der alten, gescheiterten Niere, hinterlässt ein 3D-Wabengerüst der korrekten Form und füllt es dann mit Spendernieren- und Blutgefäßzellen auf, um eine neue funktionierende Niere zu produzieren .
Dieser Ansatz wurde bereits genutzt, um Herzen, Lungen und Leber zu biogenen, aber Nieren, die das Blut filtern, um giftige Abfallprodukte für die Beseitigung zu entfernen, sind eines der komplexesten Organe des Körpers, und dies ist das erste Mal, dass Wissenschaftler erfolgreich biotechnisch arbeiten eine, die funktioniert.
Die neue Studie zeigt, dass die im Labor gezüchteten Nieren nicht so gut abschneiden wie die ursprünglichen, gesunden, aber mit Verfeinerung ist der Ansatz vielversprechend, sagen die Forscher, die über ihre Arbeit in einem online veröffentlichten Artikel diese Woche schreiben Naturmedizin.
Seniorautor Harald Ott vom Zentrum für Regenerative Medizin des Massachusetts General Hospital in Boston sagt in einer Erklärung:

Die im Labor hergestellte Niere, die in einem Organbioreaktor wächst.
(Foto von Ott Laboratory, Massachusetts General Hospital Center für Regenerative Medizin)"Was an diesem Ansatz einzigartig ist, ist, dass die Architektur des ursprünglichen Organs erhalten bleibt, so dass das resultierende Transplantat genau wie eine Spenderniere transplantiert und mit dem vaskulären und urinären System des Empfängers verbunden werden kann."

"Wenn diese Technologie auf Transplantate menschlichen Ausmaßes skaliert werden kann, könnten Patienten, die an Nierenversagen leiden, die gegenwärtig auf Spendernieren warten oder die keine Transplantationskandidaten sind, theoretisch neue Organe erhalten, die aus ihren eigenen Zellen stammen."

Viele Patienten warten auf eine neue Niere

Obwohl jedes Jahr in den USA etwa 18.000 Nierentransplantationen durchgeführt werden, steht mehr als das Fünffache dieser Anzahl von Amerikanern mit einer Nierenerkrankung im Endstadium auf der Warteliste für ein Spenderorgan.
Selbst wenn sie ein Spenderorgan erhalten, sehen sich die Empfänger von Niere lebenslang besonderen Medikamenten gegenüber, um ihr Immunsystem daran zu hindern, es abzustoßen. Dies kann ihre Gesundheit ernsthaft beeinträchtigen und die Möglichkeit, dass ihr Körper das Spenderorgan letztendlich abstößt, immer noch nicht vollständig beseitigen.
Wenn die Niere aus ihren eigenen Zellen besteht, müssten sie keine immunsuppressiven Medikamente einnehmen.

Bereiten Sie zuerst das Gerüst vor und bevölkern Sie es dann mit den Spenderzellen

Ott und seine Kollegen führten eine Studie in zwei Teilen durch. Bei der ersten ging es darum, Zellen erfolgreich zu entfernen, um ein tragfähiges Gerüst herzustellen, bei der zweiten ging es um die Schaffung eines funktionellen Organs.
Im ersten Teil streiften sie die lebenden Zellen mit einer Detergenslösung aus dem Spenderorgan und hinterließen eine 3D, Kollagengerüst der korrekten Form und Größe, mit der komplexen und komplizierten Architektur des Organs intakt.
Sie taten dies mit der Rattenniere und wechselten dann zu den Nieren von Schweinen und Menschen und zeigten, dass es möglich war, den Prozess zu vergrößern und Zellen aus den größeren Organen zu entfernen, um ein lebensfähiges Gerüst zu erhalten, in dem alle komplexen Strukturen der Organe intakt waren.
Für den zweiten Teil besiedelten die Forscher das Rattennieren-Kollagengerüst mit menschlichen Endothelzellen, um das abgestreifte Gefäßsystem und die Nierenzellen (kortikal und medullär) von neugeborenen Ratten neu auszureihen, um das funktionelle Nierengewebe herzustellen.
Eine der Herausforderungen bestand darin, sicherzustellen, dass die entsprechenden Zellen an ihre rechtmäßigen Orte gelangen. Dies beinhaltete das Abgeben der vaskulären Zellen (um die Hohlräume der abgestreiften Blutgefäße zu richten) durch die Nierenarterie und die Nierengewebszellen durch den Harnleiter.
Sie mussten den Lösungsdruck für die Lieferung der Zellen genau richtig bekommen, oder sie würden sich nicht durch das ganze Organ verteilen.
Dann setzten sie das ausgesäte Organ für bis zu 12 Tage in einem Bioreaktor "wachsen".

Biotechnische Nieren, die im Labor und in lebenden Ratten rudimentär produzieren können

Um zu testen, wie gut das biotechnische Organ funktioniert, haben sie es mit einem System verbunden, das Blut durch die neu gebildeten Blutgefäße geleitet hat und dann jeglichen "Urin", den das Organ produziert hat, abgelassen hat.
Sie fanden heraus, dass während der "Urin" bei weitem nicht perfekt war, es Hinweise gab, dass das neue Organ versuchte, das Blut zu filtern.
Die Forscher verpflanzten auch bioengineering Nieren in lebende Ratten, die eine Niere entfernt hatten. Sie stellten fest, dass die entwickelten Organe begannen, Urin zu produzieren, sobald sie mit der Blutversorgung der Ratten in Verbindung standen, ohne Blutung oder Blutgerinnsel.

Auch hier war die Nierenfunktion der entwickelten Organe im Vergleich zu normalen gesunden Organen nicht perfekt. Die Forscher sagen, dies könnte sein, weil sie Zellen von neugeborenen Ratten verwendet haben, um die Gerüste wieder zu bevölkern, und glauben, ein funktionsfähigeres Organ könnte durch Änderung der Zelltypen für die Aussaat und auch durch Verbesserung des Reifungsprozesses im Bioreaktor hergestellt werden.

Idealerweise sollten biotechnologische Organe "on demand" von Patienten eigenen Zellen möglich sein

Ott sagt, während ihre Studie ein erster "Beweis des Prinzips" ist, hofft er eines Tages, dass voll funktionsfähige biotechnische Nieren in gleicher Weise wie Spenderorgane verwendet werden.
"In einer idealen Welt könnten solche Transplantate" on demand "aus den eigenen Zellen eines Patienten produziert werden, was uns hilft, sowohl den Organmangel als auch die Notwendigkeit einer chronischen Immunsuppression zu überwinden", fügt er hinzu.
Das Team sucht nun nach Wegen, um die richtigen Zelltypen von den Patienten selbst zu erhalten, und auch um den Impfprozess zu verbessern und das Organwachstumssystem zu vergrößern, um mit Nieren von Menschengröße fertig zu werden.
Mittel aus dem New Innovator Award des National Institute of Health Director trugen zur Finanzierung der Studie bei.
In einer anderen neueren Studie zeigen britische Forscher, wie es möglich ist, ein biotechnisches Zahnfleisch aus Zahnfleischzellen als Alternative zum Implantieren falscher Zähne zu züchten.

Geschrieben von Catharine Paddock