Leberinseln aus dem Labor wachsen nach der Transplantation weiter

Cambridge/Massachusetts – US-Forscher sind dem Ziel einer im Labor gezüchteten Leber ein Stück näher gekommen. In Science Translational Medicine (2017; 9: eaah5505) berichten sie, wie sich Gewebe-„Saaten“ nach der Transplantation in Mäusen zu kleinen Leberinseln entwickelten, die Anschluss an den Blutkreislauf gewannen und sogar begannen, kleine Gallenkanälchen zu bilden.

Seit mehreren Jahren experimentiert ein Team um Sangeeta Bhatia vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge/Massachusetts mit kleinen Gewebeinseln von der Größe von Augenlinsen. Auf einem Träger werden Hepatozyten, Endothelzellen und Stromazellen so angeordnet, dass sich daraus ein funktionsfähiges Gewebe entwickelt, das die Leberfunktion übernimmt.

Die Aufgabe ist anspruchsvoll, da die schätzungsweise 100 Milliarden Zellen in der gesunden menschlichen Leber so angeordnet sind, dass keine Zelle weiter als 50 µm vom nächsten Blutgefäß entfernt ist. Die menschliche Leber verfügt zudem über ein Drainagesystem, das Stoffwechselschlacken als Galle entsorgen kann. Die Anforderun­gen an die gesunde Leber sind hoch. Mehr als 500 verschiedene Aufgaben hat das zentrale Chemiewerk des menschlichen Körpers zu erledigen, vieles davon rund um die Uhr und 365 Tage im Jahr.

Diese Aufgaben sollen irgendwann einmal die kleinen SEED (für „In Situ Expansion of Engineered Devices“) übernehmen, die die US-Forscher konstruiert und in Versuchs­tiere transplantiert haben. Der Clou der SEED ist, dass sie sich nach der Implantation weiter entwickeln. Sie nutzen dabei Signale, die im normalen Organismus die Regene­ration des Organs fördern. Die Leber ist das einzige Organ, dass hierzu in der Lage ist.

Die Experimente wurden mit Mäusen durchgeführt, die an einer hereditären Tyrosinämie vom Typ I leiden. Sie führt bei den Mäusen zum Leberversagen, das durch die Gabe von Nitisinon (NTBC) verhindert werden kann. Das intermittierende Absetzen von NTBC induzierte einen Leberschaden, der regenerative Kräfte freisetzt. Sie sorgen bei den transplantierten Tieren für eine Vergrößerung der SEED. Die Verantwortlichen Stimuli erreichten die SEED, obwohl diese sich ins Mesenterium, also außerhalb der Leber befinden.

Bei den Stimuli handelt es sich um Wachstumsfaktoren, Enzyme und andere Moleküle, die im Fall einer Leberschädigung von den Leberzellen an die Blutbahn abgegeben werden und damit auch die SEED erreichen. Dies ist möglich, weil die SEED relativ früh in die Blutversorgung eingebunden werden. Die Stimuli sind äußerst wirksam. In den Tierversuchen kam es zu einer 50fachen Ausdehnung des ursprünglichen Gewebes. Es bilden sich nicht etwa unstrukturierte Zellkugeln. Die Hepatozyten bildeten vielmehr geordnete Zellstränge, wie sie auch in der natürlichen Leber vorkommen. Selbst primitive Anlagen von Gallenkanälchen wollen die Forscher in den SEED entdeckt haben (allerdings ohne einen Anschluss an ein extrahepatisches System von Gallengängen).

Noch ist unklar, ob die Hepatozyten in den SEED alle Stoffwechselaufgaben der Leber erledigen können. Nachgewiesen wurde die Produktion von Albumin, Transferrin, Alpha1-Trypsin und Fibronectin. In einem Expressionstest wurden 47 von 50 leber­spezifischen Genen gefunden, darunter jene für die Cytochrom P450-Enzyme CYP3A4 oder Proteine der Lipoprotein-Synthese. Es könnte deshalb sein, dass die SEED voll­umfänglich die Leberzellen ersetzen könnten.

Die Kapazität der SEED ist derzeit aber noch zu klein, um nach einer Transplantation die Leberfunktion eines Menschen ersetzen zu können. Bhatia schätzt, dass die SEED dazu etwa 10 Milliarden Hepatozyten enthalten müssten, also ein Zehntel der Zellzahl in einer gesunden Leber. Um die Proliferation der Leberzellen zu steigern, wollen die Forscher jetzt die Wachstumsfaktoren in die SEED integrieren. An klinische Studien ist derzeit wohl noch nicht zu denken.

(Text/Quelle: © rme/aerzteblatt.de)
 
 

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