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Organ aus Stammzellen

Gezüchtete Niere baut sich selbst zusammen

Die Niere ist ein komplexes Organ. Zum Glück wissen ihre Zellen von allein, wo sie hingehören.
zwei Nieren

Aus Stammzellen gezüchtetes menschliches Nierengewebe organisiert sich selbst zu funktionstüchtigen Organstrukturen. Das berichtet eine Arbeitsgruppe um Susan J. Kimber von der University of Manchester in "Stem Cell Reports" anhand von Experimenten in Zellkultur und mit Mäusen. Das Team ließ aus menschlichen embryonalen Stammzellen in Zellkultur zuerst Nierenvorläuferzellen heranwachsen und implantierte diese unter die Haut von Mäusen mit unterdrücktem Immunsystem. In insgesamt einem Drittel der so behandelten Mäuse hatten sich die injizierten Vorläuferzellen zu Nierenstrukturen organisiert, die analog zum echten Organ verschiedene Moleküle aus dem Blut filterten. Solche selbstorganisierten Nierenstrukturen aus Stammzellen sollen in Zukunft bei der Erforschung von Nierenkrankheiten helfen. Für die Zucht von Spenderorganen setzt man auf ein anderes Verfahren.

Die Niere ist ein kompliziert hierarchisch aufgebautes Organ, in dem zuerst in den kugelförmigen Glomeruli Wasser und Abfallstoffe aus dem Blut abgetrennt und in separate Leitungen geführt werden; das Wasser gewinnt die Niere über ein komplex aufgebautes Teilstück der anschließenden Henle-Schleife zurück, durch die der Harn zu größeren Gefäßen und schließlich in den Harnleiter fließt. Diese als Nephron bezeichnete dreidimensionale Anordnung aus Glomerulus und Henle-Schleife in Zellkultur nachzubauen, ist ausgesprochen schwierig. Humane pluripotente Stammzellen, die noch frei zu den verschiedenen Geweben des Körpers heranreifen können, entwickeln sich in Zellkultur unter spezifischen Bedingungen zu Vorläuferzellen der verschiedenen Nierengewebe.

Doch obwohl sie schon eine Neigung zur räumlichen Sortierung zeigen, bleiben diese Organvorläufer sowohl in zweidimensionaler als auch in dreidimensionaler Zellkultur unvollständig und entwickeln zum Beispiel keine Blutgefäße. Als Ursache vermuteten Kimber und ihr Team unter anderem, dass für die vollständige Entwicklung der Struktur umgebendes Gewebe und einfach längere Entwicklungszeit nötig seien. Das bestätigte sich im Mäuseexperiment. Zusammen mit einem Trägergel unter die Haut der Tiere gespritzt, entwickelten sich die zuvor zwölf Tage lang in Zellkultur gewachsenen Vorläuferzellen in einem Teil der Mäuse zu nahezu vollständigen Nephrons, die auch Blut filterten. Für ein tatsächlich funktionierendes Miniorgan fehlte den Strukturen aber noch der Anschluss an eine größere Arterie – das leisteten die Zellen nicht.

07/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 07/2018

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