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Kunstniere im Labor

Kunstniere in Ratten erfolgreich eingesetzt

Mit einer von Herzen und Lungen bekannten Technik haben Forscher nun eine künstliche Niere hergestellt. Organe toter Ratten werden dabei erst auf ein Zellgerüst reduziert und dann mit frischen Zellen besiedelt. Die Niere wird danach transplantiert und zeigt laut einer Studie normale Funktionen, kann also Urin abscheiden.

Medizin 15.04.2013

Noch funktioniert sie bei Weitem nicht so gut wie ihre natürlichen Vorbilder. Dennoch ist dem Team um dem aus Österreich stammenden Chirurgen Harald Ott vom Massachusetts General Hospital der prinzipielle Beweis gelungen, dass ihre Methode - die sie bereits an Herzen, Leber und Lungen ausprobiert haben - auch bei Nieren angewendet werden kann.

Die Studie:

"Regeneration and experimental orthotopic transplantation of a bioengineered kidney" von Jeremy Song und Kollegen ist am 14.4. in "Nature Medicine" erschienen.

Video:

die Kunstniere vor der Transplantation

Ott Lab, Center for Regenerative Medicine, Massachusetts General Hospital

Die Ratten-Kunstniere vor der Transplantation

Ott hat in den vergangenen Jahren schon mehrfach mit seinem Verfahren zur Herstellung biologischer Kunstorgane Aufmerksamkeit erregt. 2008 hat er Rattenherzen in einem Bioreaktor nachgebaut und diese wieder zum Schlagen gebracht - eine Transplantation in lebende Tiere war allerdings aufgrund der noch geringen Pumpleistung des Retortenherzens nicht möglich.

Zwei Jahre später hat Ott mit dem gleichen Verfahren eine biologische Kunstlunge hergestellt und in Ratten transplantiert, wo sie in Folge bis zu zwei Wochen funktioniert hat.

Organ wird auf Gerüst reduziert

In dem Verfahren verwendeten die Forscher Organe toter Tiere oder Menschen, die sie mit einem speziellen Dezellularisierungs-Verfahren regelrecht auswaschen und dabei von allen Herz-, Lungen- oder - im aktuellen Fall Nierenzellen befreien.

Übrig bleibt nur noch ein Gerüst aus sogenannter extrazellulärer Matrix (ECM). Diese ist, wie Ott festgestellt hat, in hohem Maße biokompatibel - das heißt, es gibt keinerlei Abstoßungsreaktionen, wenn es transplantiert wird. Die ECM wird dann in einem Bioreaktor mit frischen Zellen des betreffenden Organs wieder besiedelt.

Mix aus Menschen- und Rattenzellen

In der aktuellen Arbeit ist es Ott gelungen, die Nieren toter Ratten, Schweine und Menschen vollständig von Zellen zu befreien und eine verwendbare Organmatrix herzustellen. Erfolgreich wiederbesiedelt haben sie bisher Rattennieren, mit Schweinenieren wird derzeit begonnen, erklärte Ott im Gespräch mit der APA.

Für die Wiederbesiedlung der Nierenmatrix einer Ratte wurden verschiedenen Zellen verwendet: "Weil wir mit dem Verhalten menschlicher Blutgefäßzellen von unseren früheren Studien mit Herz und Lunge vertraut sind, verwenden wir diese für die Wiederbesiedlung der Blutgefäße", sagte Ott.

Für das Nierengewebe selbst nutzen die Forscher Nierenzellen von Rattenföten. "Diese Zellen sind nicht mehr im Stammzellstadium und entwickeln sich zu Nierengewebe, sind aber noch unreif genug, damit das regenerative Potenzial erhalten bleibt", so der Wissenschaftler.

Erst zehn Prozent Leistungsfähigkeit

Nach zwölf Tagen Wiederbesiedlung und Wachstum im Bioreaktor erreichten die Kunstnieren im Labor bis zu 23 Prozent der Funktion einer normalen Niere. Nach Transplantation des künstlichen Organs in eine lebende Ratte lag dieser Wert im Bereich von fünf bis zehn Prozent der normalen Nierenfunktion.

"Dieser niedrige Prozentsatz hängt mit den relativ unreifen Zellen zusammen, die wir verwenden", sagte Ott, der aber hofft, durch bessere Methoden bei der Wiederbesiedlung und Organkultur im Bioreaktor diese Werte zu verbessern.

"Es sind aber nicht unbedingt 100 Prozent notwendig, um die Lebensqualität von Patienten mit Niereninsuffizienz zu verbessern. Schon eine Funktion von 15 bis 20 Prozent eines solchen Kunstorgans könnte Unabhängigkeit von der Dialyse bedeuten", so der Wissenschaftler.

Organe "on demand" noch Zukunftsmusik

Noch ist es aber "ein weiter Weg" bis dahin, betonte Ott. Dennoch hofft er, "eines Tages direkt von Patienten einmal Stammzellen zu isolieren, um damit ein Organ 'on demand' herzustellen". Durch die Verwendung von eigenen Zellen des Patienten wäre eine Immunsuppression nicht mehr notwendig, da es keine Abstoßungsreaktion gibt.

Ott und sein Team arbeiteten bereits mit humanen Herzen und Lungen, die mit patientenspezifischen Stammzellen wiederbesiedelt werden, sie hoffen nun, auch das Nierenprojekt in ähnlicher Weise vorantreiben zu können.

science.ORF.at/APA

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