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Reife, funktionierende Leberzellen aus Hautzellen
In den letzten Jahren gab es mehrere Berichte von Wissenschaftlern, die Hautzellen neu programmieren, so dass sie sich in Zellen umwandeln, die Zellen aus anderen Organen wie dem Herzen, der Bauchspeicheldrüse und sogar Gehirnzellen ähneln. Diese sind jedoch nicht in der Lage, ausgereifte, voll funktionsfähige Versionen von Organzellen zu produzieren - essentiell, wenn sie in der lebensrettenden regenerativen Medizin von Nutzen sein sollen.
Jetzt berichtet eine neue Studie in Natur zeigt, wie es möglich ist, mit einer neuen Methode Hautzellen zu reifen, voll funktionsfähigen Leberzellen zu transformieren, die mit nativen Zellen im Lebergewebe praktisch identisch sind.
Nicht nur das, sondern die neuen Zellen gedeihen auch allein, auch wenn sie in die Leber von Tieren mit künstlichem Leberversagen verpflanzt wurden.
Die Ergebnisse wecken Hoffnungen für Millionen von Menschen mit oder ohne Leberversagen. Derzeit ist ihre einzige Option eine Lebertransplantation.
Der Durchbruch ist die Arbeit von Wissenschaftlern der Gladstone Institute und der University of California, San Francisco (UCSF).
In ihrer Studie erklären sie, wie es früheren Versuchen gelang, Stammzell-abgeleitete Leberzellen nicht zu überleben, nachdem sie in lebendes Lebergewebe transplantiert worden waren.
Co-Lead-Autor Sheng Ding, Professor für Pharmazeutische Chemie an der UCSF, sagt:
"Frühere Studien versuchten, die Hautzellen wieder in einen pluripotenten, stammzellähnlichen Zustand umzuprogrammieren, um dann Leberzellen zu züchten. Diese sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen oder iPS-Zellen zu generieren und sie dann in Leberzellen umzuwandeln, war jedoch nicht möglich Das führt immer zu einer vollständigen Transformation. "
Sie nahmen die Hautzellen zurück in einen mittleren, nicht vollständig pluripotenten Zustand
Die Forscher überwanden dieses Problem, indem sie die Hautzellen in einen Zwischenzustand brachten und nicht mehr in den pluripotenten Zustand zurückkehrten. Pluripotente Stammzellen sind Zellen, die das Potenzial haben, zu fast jeder anderen Art von Zelle im Körper zu reifen.
Um dieses Ergebnis zu erreichen, verwendeten Prof. Ding und seine Kollegen einen "Cocktail" aus Genen und Molekülen, um menschliche Hautzellen so zu verändern, dass sie Endodermzellen ähneln - Zellen, die das Potenzial haben, in das Gewebe wichtiger Organe, einschließlich der Leber, hineinzuwachsen.
Die Forscher fanden heraus, dass sie die Hautzellen nur in diesen Zwischenzustand zurückversetzten und so ein großes Reservoir an Zellen bilden konnten, das dann leichter in Leberzellen umgewandelt werden konnte.
Um diesen zweiten Schritt abzuschließen, fanden sie einen weiteren Satz von Genen und Molekülen, die die endodermähnlichen Zellen in funktionierende Leberzellen umprogrammieren konnten.
Sie konnten die Verwandlung ein paar Wochen nach der Neuprogrammierung sehen, wie der andere Co-Autor des Artikels, Dr. Milad Rezvani von der UCSF, erklärt:
"Die Zellen begannen, die Form von Leberzellen anzunehmen, und begannen sogar, regelmäßige Leberzellenfunktionen auszuführen. Sie waren noch nicht vollständig ausgereifte Zellen - aber sie waren auf dem Weg."
Transplantierte Zellen wachsen noch 9 Monate später
Bis zu diesem Zeitpunkt arbeiteten die Forscher mit kultivierten Zellen in Petrischalen. Für die nächste Stufe führten sie Tests in lebenden Mäusen durch, die so konstruiert waren, dass sie eine menschliche Form von Leberversagen aufwiesen.
Sie transplantierten die (menschlichen) Leberzellen im frühen Stadium in die Leber der Mäuse und behielten sie 9 Monate lang im Auge.
Zwei Monate nach der Transplantation gab es einen Anstieg der Mengen an menschlichen Leberproteinen, ein Zeichen dafür, dass die Zellen zu funktionierenden Leberzellen heranreifen.
Am Ende der 9 Monate zeigte das Zellwachstum keine Anzeichen einer Verlangsamung.
Die Ergebnisse sind ein gutes Indiz dafür, dass die neue Methode Lebergewebe erfolgreich regenerieren kann, sagen die Forscher.
Einer der älteren Autoren, Dr. Willenbring, stellvertretender Direktor des UCSF Liver Centre, sagt, dass es noch viele Fragen zu beantworten gibt, aber die Tatsache, dass die Zellen nach der Transplantation 9 Monate lang reifen und weiter wachsen können, ist "äußerst vielversprechend". Er addiert:
"In Zukunft könnte unsere Technik als Alternative für Patienten mit Leberversagen dienen, die keinen vollständigen Organersatz benötigen oder die aufgrund einer begrenzten Verfügbarkeit von Spenderorganen keinen Zugang zu einem Transplantat haben."
Das California Institute for Regenerative Medicine, die National Institutes of Health, der Deutsche Akademische Austauschdienst und die Gesellschaft der Universitätschirurgen finanzierten die Studie.
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