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Development of culture conditions for the differentiation of hES cells into hepatocytes

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Embryonale Stammzellen für Lebererkrankungen

Die regenerative Medizin stellt auf Basis von Zellen Organe wieder her, die durch Krankheit oder Alterung ihre Funktionsfähigkeit verloren haben. Den viel versprechenden neuen Ansatz wollen sich europäische Forscher nun bei der Behandlung der chronischen Lebererkrankung zunutze machen.

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Chronische Leberkrankheiten sind lebensgefährlich und schlagen als fünfthäufigste Todesursache in Europa zu Buche. Wirklich effektiv ist derzeit einzig die Transplantation, wobei postoperative Komplikationen und immunsuppressive Medikamente viele Risiken für den Patienten bergen. Dies verdeutlicht, wie dringend neue und effektivere Therapien benötigt werden. Klinische Studien mit transplantierten Leberzellen zeigten viel versprechende Ergebnisse bei der Wiederherstellung der Leberfunktion. Dies wäre eine machbare Alternative zur Organtransplantation, da sich diese Zellen aber nur ein- oder zweimal teilen, muss eine regenerierbare Quelle für funktionale menschliche Leberzellen gefunden werden, die sich für die Therapie chronischer Leberkrankheiten eignet. Auf der Suche nach einer Lösung arbeitet das EU-finanzierte Projekt LIV-ES (Development of culture conditions for the differentiation of hES cells into hepatocytes) mit humanen embryonalen Stammzellen (hESZ), die durch eine reproduzierbare klinisch kompatible Methode gewonnen werden, die auf tierische Zellen verzichtet. Der Vorteil von hESZ besteht darin, dass sie sich in vitro unendlich teilen und in alle Zelltypen differenzieren können, u.a. auch in Leberzellen (Hepatozyten). Zu den technologischen Errungenschaften des Projekts gehörte die Entwicklung tierzellenfreier 3D-Matrizen für die gerichtete Differenzierung von hESZ zu Leberzellen. Neue biologische Materialien unterstützen dabei sowohl das Wachstum als auch die effiziente Differenzierung von hESZ zu frühen Vorläuferzellen für Leberzelllinien. Für diese Differenzierung wurde ein abgestuftes chemisch definiertes Protokoll entwickelt. Analysen des Transkriptoms von Hepatozyten-Vorläufern und differenzierten Zellen lieferten wichtige Informationen zu Schlüsselgenen und MikroRNA-Molekülen, die am Differenzierungsprozess beteiligt sind. Entwickelt wurde auch ein Verfahren für die Aufreinigung und In-vitro-Vermehrung von Lebervorläuferzellen aus der adulten und fötalen Leber. Unter differenzierungsfördernden Bedingungen entwickelten sich die Vorläuferzellen zu Hepatozyten (funktionellen Leberzellen), die Albumin und das wichtige Entgiftungsprotein Cytochrom P450 exprimieren. An Tiermodellen wurde demonstriert, dass sich diese Zellen für die Transplantation eignen. Die Projektergebnisse von LIV-ES liefern den erforderlichen Rahmen für die Kultivierung und Isolation von Leberzellen, um sie in der regenerativen Zelltherapie bei chronischen Leberkrankheiten einzusetzen. Die neue Methode macht hESZ zu unerlässlichen Werkzeugen, um die Zelltherapie in der klinischen Praxis zu etablieren.

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