Künstliche Leber-Zellen in Mäusen gezüchtet

Nina Reese

Japanischen Forschern gelingt Durchbruch in der Stammzellenforschung

06.07.2013

Immenser Fortschritt im Bereich der umstrittenen Stammzellenforschung: Japanischen Forschern ist es gelungen, aus so genannten „induzierten pluripotenten Stammzellen“ (iPS) menschliches Lebergewebe zu züchten, welches nach der Transplantation in Mäuse teilweise die Aufgaben einer „natürlichen“ Leber übernommen hat. Die Ergebnisse der Wissenschaftler um Takanori Takebe von der Yokohama City University könnten maßgeblich die Entwicklung von Spenderorganen beeinflussen – wenngleich es bis zu einem Einsatz beim Menschen wohl noch Jahre dauern wird.

Forscher züchten Lebergewebe aus induzierten pluripotenten Stammzellen
Wie die Wissenschaftler um Takanori Takebe von der Yokohama City University aktuell im Fachblatt „Nature“ berichten, wurde im Rahmen der Studie zunächst aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) Lebergewebe gezüchtet, welches dann in eine Maus übertragen wurde und dort schließlich laut dem Artikel Funktionen einer „natürlichen“ Leber übernommen habe. Die Erkenntnisse der japanischen Forscher könnten einen Meilenstein in der Stammzellenforschung darstellen – denn „seit der Entdeckung der embryonalen Stammzellen im Jahr 1981 ist es keiner der zahlreichen Laborstudien gelungen, ein solch komplex vaskularisiertes Organ wie die Leber aus pluripotenten Stammzellen zu entwickeln“, so eine aktuelle Pressemitteilung der „Yokohama City University“. Auch für den Stammzellforscher James Adjaye von der Uni-Klinik Düsseldorf haben die Japaner mit ihrer Studie einen enormen Schritt geleistet: „Das ist ein gigantischer Sprung auf dem Gebiet", so Adjaye – dabei sei die Methode, die die Kollegen angewendet hatten „fast schon zu simpel, um wahr zu sein."

Erste Erfolge bereits nach 48 Stunden
So hatten die Japaner induzierte Stammzellen zu Leberzellen heranreifen lassen und diese mit menschlichen Endothelzellen – welche zur Auskleidung der Blutgefäße notwendig sind – und Vorläuferzellen des Bindegewebes verbunden, denn nur durch das Zusammenspiel dieser drei Zelltypen kann überhaupt eine Leber im Embryo heranwachsen. Nach diversen Versuchen hatten die Forscher es schließlich geschafft, dass sich aus dieser Verbindung eine vier Millimeter große so genannte „Organknospe“ herausbildete. Das Forscher-Team transplantierte die Knospen nun zunächst in das Gehirn von Mäusen, um durch ein intrakranielles „Fenster“ – d.h. eine dünne Glasscheibe, die das Loch im Schädel bedeckt – die weitere Entwicklung beobachten zu können und machten eine erstaunliche Entdeckung: Denn bereits „nach 48 Stunden hatten die transplantierten Leberknospen Kontakt zum Gefäßsystem der Mäuse aufgenommen“, so die Forscher in ihrem Fachartikel. Im Verlauf der nächsten Tage reiften die Leberzellen heran und übernahmen den Forschern nach schließlich spezifische Funktionen – wie zum Beispiel die Herstellung von Proteinen wie Albium oder dem Abbau von Medikamenten.

Künstliche „Mini-Leber“ könnte für Patienten lebenserhaltend sein
Dennoch sei die künstlich erzeugte Minileber „von einer echten Leber [..] weit entfernt", wie Stuart Forbes, Transplantationsmediziner von der Universität Edinburgh hinzufügt, denn der Leber aus der Petrischale würden unter anderem die Gallengänge fehlen – nichts desto trotz könne das Retorten-Organ theoretisch die Funktionen der Leber zumindest teilweise übernehmen, sodass "Patienten [.] damit vielleicht so lange am Leben gehalten werden [könnten], bis sich ihre Leber regeneriert hat oder ein Spenderorgan verfügbar ist", so Forbes – allein das wäre bereits ein großer medizinischer Fortschritt, denn allein in Deutschland warten tausende Menschen auf eine lebensrettende Organspende, doch passende Organe sind selten, insbesondere weil die Spendebereitschaft aufgrund des Bekanntwerdens mehrerer Organspendeskandale in der Bevölkerung zurückgeht.

„Studie bietet einen vielversprechenden neuen Ansatz im Bereich der regenerativen Medizin“
Dementsprechend betrachtet Takanori Takebe seine Arbeit noch lange nicht als beendet – denn „obwohl Anstrengungen unternommen werden müssen, um diese Techniken in therapeutische Maßnahmen für Patienten zu übertragen, bietet dieser Machbarkeitsnachweis der Transplantation von Organknospen einen vielversprechenden neuen Ansatz im Bereich der regenerativen Medizin“, so das Forscherteam im Magazin „Nature“. Dementsprechend solle in einem weiteren Schritt der Versuch unternommen werden, die Leberknospen noch stärker verkleinern, um sie direkt aus der Petrischale in die Leberpfortader injizieren zu können. Die Idee dahinter: Über das Blut könnten sich die Knospen im Gefäßsystem der Leber verteilen und alsbald spezifische Funktionen übernehmen. Während erste Versuche mit Mäusen bereits angelaufen wären, würde es laut Takanori Takebe jedoch noch mindestens zehn Jahren dauern, bis erste Studien an Menschen beginnen können – was auch für Tobias Cantz von der Medizinischen Hochschule Hannover und vom Max-Planck-Institut für Molekulare Biomedizin eine realistische Einschätzung ist.

Für erste Versuche am Menschen müssen noch einige Probleme gelöst werden
Denn laut Cantz bestünden drei grundsätzliche Probleme, die zunächst bearbeitet werden müssten: Zum einen würde die menschliche Leber schlicht viel mehr Gewicht aufbringen als eine Mäuseleber, sodass „[…] größere oder mehrere Leber-Knospen, die trotzdem die gleichen Eigenschaften haben“ benötigt werden würden. Zudem müsse gesichert sein, dass die Verwendung von induzierten pluripotenten Stammzellen kein Risiko für den Patienten darstelle, darüber hinaus müsse ein geeigneter Ort gefunden werden, an dem die Mini-Retorten-Lebern transplantiert werden könnten. Trotz seines Einwandes ist auch Tobias Cantz von den Erkenntnissen seiner japanischen Kollegen begeistert: „Faszinierend daran ist vor allem, dass sich die Stammzellen selbständig organisieren und quasi Organknospen bilden. Bislang ist man davon ausgegangen, dass dies nur während der Embryonalentwicklung vorkommt." (nr)

Bild: Jörg Klemme, Hamburg / pixelio.de