Aussichtsreiche zellbasierte Therapie für Nierenerkrankungen
Nierenerkrankungen führen schleichend zum Tod. Sie bleiben oft bis zur Verursachung erheblicher Schäden unentdeckt, wobei die Erkrankten manchmal erst dann Symptome zeigen, wenn die Nierenfunktion bereits auf nur noch 10 % ihrer normalen Tätigkeit gesunken ist. In diesem Stadium kann es für therapeutische Maßnahmen schon zu spät sein. Der Goldstandard unter den Indikatoren für die Nierenfunktion, die glomeruläre Filtrationsrate (GFR), ist schwer zu messen und daher für Routineuntersuchungen ungeeignet. Das Team des über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierten Projekts RenalToolBox befasste sich mit dem Bedarf an kostengünstigen und praktischen Methoden zur Diagnose und genauen patientennahen Überwachung von Nierenerkrankungen. Außerdem wurde die Sicherheit und Wirksamkeit mesenchymaler Zelltherapien in einem Nagetiermodell mit Nierenschädigung untersucht.
Innovatives Instrument zur Früherkennung und Bewertung von Nierenerkrankungen
Die Forschenden verbesserten zunächst eine bereits vorhandene elektronische transkutane Vorrichtung, die ursprünglich von den Projektpartnern in Heidelberg, Deutschland, entwickelt wurde. Diese Vorrichtung wurde zur Messung der glomerulären Filtrationsrate bei Nagetieren unter Verwendung von Fluoresceinisothiocyanat, das mit Sinistrin konjugiert ist, entworfen. Aufgrund der begrenzten Eindringtiefe von Fluoresceinisothiocyanat erwies sich die Vorrichtung jedoch als nicht für die Verwendung am Menschen geeignet. „Um diese Einschränkung zu überwinden, wollten wir die Leistungsfähigkeit der Vorrichtung optimieren, Nahinfrarot-Farbstoffe zu detektieren, die eine höhere Penetration als Fluoresceinisothiocyanat aufweisen und daher am Menschen angewendet werden können“, erklärt Projektkoordinatorin Patricia Murray. „Die neue transkutane Vorrichtung kann gleichzeitig drei Nahinfrarot-Farbstoffe messen. Sie wurde erfolgreich an Phantomen und anderen Surrogaten getestet, wobei die letzten Tests für eine Patentanmeldung abgeschlossen wurden“, fügt Murray hinzu. Zudem wurden neue Farbstoffe zur Bestimmung der glomerulären Filtration und der tubulären Sekretion und Reabsorption erschlossen. Um die Leistung der neu entwickelten Nahinfrarot-Farbstoffe wirksam zu überprüfen, optimierte das Team eine In-vitro-Vorrichtung für bioartifizielle Nierentubuli zu einem anspruchsvolleren Nieren-auf-einem-Chip-Modell. Die Vorrichtung wurde von Projektpartnern an der Universität Utrecht in den Niederlanden entwickelt. Außerdem analysierten die Forschenden neuartige molekulare Biomarker, um die Genauigkeit der nicht-invasiven Diagnose von Nierenerkrankungen zu erhöhen und das Fortschreiten der Erkrankung zu überwachen.
Potenzial von mesenchymalen Stromazellen bewerten
Eine weitere Projektaktivität umfasste die Bewertung der Sicherheit und Wirksamkeit von mesenchymalen Stromazellen bei der Behandlung von Nierenerkrankungen in einem Nagetiermodell. „Unsere Hauptsorge galt den potenziell mit zellbasierten Therapien verbundenen Risiken wie z. B. Thrombosen oder Tumorbildung“, erklärt Murray. „Dafür haben wir die bildgebenden Verfahren optimiert, um das Zellschicksal auf verschiedenen Ebenen zu beobachten – von einzelnen Zellen über Organe bis hin zum gesamten Tier.“ Zu den neuen bildgebenden Verfahren zur Beurteilung der Nierenfunktion und des Gefäßsystems gehörten die multispektrale optoakustische Tomografie, die Magnetresonanztomografie und die ultraschnelle Ultraschallbildgebung. Die letzte Projektaktivität bestand darin, die optimale Quelle mesenchymaler Stromazellen für die Behandlung von Ischämie-Reperfusionsschäden zu ermitteln. Das Team verglich die Sicherheit und Wirksamkeit von mesenchymalen Stromazellen aus Knochenmark, Fettgewebe und Nabelschnur. Um herauszufinden, welcher Typ sich am besten für die Behandlung von Ischämie-Reperfusionsschäden eignet, verwendete das Team eine transkutane Vorrichtung, nicht-invasive Bildgebungsverfahren, Klärungsverfahren und histologische Auswertungen, die zuvor von den Projektpartnern ausgearbeitet worden waren. Es wurde festgestellt, dass die verschiedenen Typen mesenchymaler Stromazellen individuelle Eigenschaften haben, was auf spezifische Vorteile je nach therapeutischem Kontext schließen lässt. In-vitro-Potenzassays, die ein In-vitro-Modell von Ischämie-Reperfusionsschäden beinhalten, deuteten darauf hin, dass Bioprodukte aus mesenchymalen Stromazellen, wie z. B. konditioniertes Medium, im Vergleich zu unbehandelten Kontrollen eine Erholung der Nierenzellen bewirken können. Außerdem wurde festgestellt, dass einige Arten von mesenchymalen Stromazellen immunmodulatorische Fähigkeiten besitzen. „Unsere Studie bestätigt die Sicherheit der Verabreichung von mesenchymalen Stromazellen. Unsere Ergebnisse sprechen derzeit nicht für die Verwendung von Quellen mesenchymaler Stromazellen in klinischen Studien zu Ischämie-Reperfusionsschäden. Sie verdeutlichen jedoch das Potenzial und die Grenzen dieser Zellen als Therapie für Nierenerkrankungen auf und geben Hinweise für die Feinabstimmung ihres klinischen Einsatzes“, so Murray abschließend.
Schlüsselbegriffe
RenalToolBox, Nierenerkrankung, mesenchymale Stromazellen, transkutane Vorrichtung, glomeruläre Filtrationsrate, Fluoresceinisothiocyanat, Ischämie-Reperfusionsschäden
