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Eine Modellplattform für die Entwicklung neuer regenerativer Therapien

Forscher haben mithilfe einer Förderung durch die EU eine bahnbrechende Stammzellentechnologie eingesetzt, um neue Ansätze zur Behandlung von Krankheiten zu testen und zu bewerten.

Wissenschaftler haben mithilfe von Stammzellen im Labor erfolgreich voll funktionsfähige Gallengänge gezüchtet, mit denen sich eines Tages Lebergewebeschädigungen verhindern lassen könnten. Gallengänge sind lebenswichtig, da sie der Leber ermöglichen, Abfallstoffe zu beseitigen. Ein großer Anteil der Lebertransplantationen (30% bei Erwachsenen und 70% bei Kindern) ist auf nicht funktionsfähige Gallengänge zurückzuführen. Diese Therapie muss als nächstes in klinischen Versuchen ausgiebig getestet werden, bevor sie bei Patienten eingesetzt werden kann. Die vor kurzem in der Wissenschaftszeitschrift Nature Biotechnology veröffentlichte Studie wurde durch das TISSUEGEN-Projekt ermöglicht. Das 2012 ins Leben gerufene Projekt bemühte sich um die Entwicklung einer In-Vitro-Plattform (im Labor) für die Entwicklung neuer regenerativer medizinischer Therapien. Die Plattform basiert auf der In-Vitro-Herstellung von menschlichem Gewebe, das aus menschlich induzierten pluripotenten Stammzellen (induced pluripotent stem cells, IPSC) gezüchtet wird. Dabei handelt es sich um Zellen, die direkt aus erwachsenen Zellen geschaffen werden können. Dies öffnet das Tor zu einem praktisch grenzenlosen Angebot an patienteneigenen Zelltypen, um Gewebe und Organe zu regenerieren, während gleichzeitig ethische Bedenken im Zusammenhang mit der Nutzung von Stammzellen aus Embryonen vermieden werden. Aufgrund seiner wissenschaftlichen und kommerziellen Bedeutung stand Lebergewebe im Zentrum von TISSUEGEN. Während der ersten Phase dieses vierjährigen Projekts, das Ende 2015 abgeschlossen sein wird, erstellten die Partner eine IPSC-Bibliothek aus Spenderzellen mit einer vererbten stoffwechselbedingten Lebererkrankung und entwickelten Schlüsselparameter einer humanen pluripotenten Stammzellenkultur. Zusammen mit humanen Leberzellen – Zellen, die 70 bis 80% der Lebermasse darstellen – wurden diese Zellen in die 3D-Lebergewebeplattform injiziert. Mithilfe verschiedener innovativer Mikrofluidtechniken wurden Bioreaktoren konstruiert, um Systeme zu erstellten, die mit den in Labors weltweit verbreiteten Analysesystemen kompatibel sind. Ein wichtiger Vorteil dieser neuen Systeme ist, dass mit ihrer Hilfe regenerative Therapien entwickelt und an menschlichen Gewebereihen im Labor auf schnelle und kostensparende Weise getestet werden können. Um zu demonstrieren, dass die im Labor gezüchteten Zellen auch tatsächlich Gallengänge bilden, hielten die Forscher Ausschau nach charakteristischen Markern und Funktionen der Zellen. Dann verglichen sie diese mit Proben von menschlichen Spendern und stellten fest, dass diese fast identisch waren. Dies weist darauf hin, dass aus IPSC-abgeleitete Leberzellen, die von erkrankten Spendern stammen, tatsächlich verwendet werden können, um optimierte Modelle zu erstellen, in denen genetisch bedingte Krankheiten in menschlichen Gewebe originalgetreu nachgebildet werden können. Durch den von TISSUEGEN erstmalig vorgebrachten Ansatz, könnten Wissenschaftler und Mediziner besser verstehen, wie Organe wachsen und sich entwickeln, und auch ein besseres Verständnis der Krankheit erreichen. Auf dieser Plattform lassen sich auch neue Medikamente testen und dies bedeutet, dass regenerative Therapien in einem skalierbaren und kosteneffektiven Format beurteilt werden können. Die 3D-Modellierung von Krebsgewebe ist auch möglich und führt möglicherweise zu gezielteren und wirksameren Therapien.

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