Neue Hoffnung bei Spenderorganmangel! Chinesische Wissenschaftler bilden menschliche Nieren im mittleren Stadium bei Schweinen nach

Am 7. September veröffentlichte ein Forschungsteam der Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen Titelartikel in der internationalen Fachzeitschrift Cell Stem Cell. Die Forscher verwendeten einen neuen Typ menschlicher induzierter pluripotenter Stammzellen in Kombination mit einem optimierten System der Embryokompensationstechnologie, um eine xenogene In-vivo-Regeneration humanisierter Mesonephros in einem nierendefizienten Schweinemodell zu erreichen. Dies ist weltweit der erste gemeldete Fall einer xenogenen In-vivo-Regeneration eines humanisierten funktionsfähigen Organs.

Für viele unheilbare Krankheiten ist die Organtransplantation die einzige wirksame Behandlungsmethode geworden, doch der gravierende Mangel an Spenderorganen schränkt die breite klinische Anwendung dieser Therapie ein.

„Die stammzellbasierte Organregeneration bei xenogenen Tieren wird in Zukunft eine ideale Möglichkeit sein, dieses Problem zu lösen.“ Lai Liangxue, Forscher am Guangzhou Institute of Biomedicine and Health der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und einer der Mitautoren des Artikels, führte aus, dass die mit diesem Ansatz gewonnenen humanisierten Organe nicht nur über ein umfassenderes Spektrum an Zelltypen und eine vollständigere Organstruktur und -funktion verfügten, sondern dass sich auch Probleme wie Immunabstoßung bei xenogenen oder allogenen Organtransplantationen wirksam vermeiden ließen, da die Spenderzellen aus dem Körper des Patienten stammten.

Es gibt jedoch viele Hindernisse bei der In-vivo-Regeneration humanisierter Organxenotransplantate auf der Grundlage der Embryokompensationstechnologie. Die Idee, menschliche Organe in Schweinen zu züchten, war nicht erfolgreich. Dies liegt an der unzureichenden Differenzierungsfähigkeit menschlicher pluripotenter Stammzellen und ihrer geringen Überlebensfähigkeit in xenogenen Tierembryonen, an der Schwierigkeit, Organdefektnischen zu bilden, die große Tiermodelle bieten, und an dem unvollkommenen System der Kompensationstechnologie für xenogene Embryochimären.

Um einen Durchbruch zu erzielen, bildeten die Forschungsgruppen von Lai Liangxue, Pan Guangjin und Miguel A. Esteban von den Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ein gemeinsames Forschungsteam. Mit Unterstützung des strategisch führenden wissenschaftlichen Projekts „Organrekonstruktion und -herstellung“ der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben sie mehr als fünf Jahre lang das weltweit schwierige Problem der xenogenen Regeneration menschlicher Nieren erforscht.

Das Forschungsteam optimierte das Mensch-Schwein-Embryokompensationssystem in allen Aspekten und ermittelte schließlich den idealen Prozess der Embryokompensation. Dieser besteht darin, 3–5 menschliche Spenderzellen vom Maulbeer- bis zum frühen Blastozystenstadium zu injizieren, um einen chimären Embryo zu konstruieren. Nach der Kultivierung des chimären Embryos in einem Embryokulturmedium und einem Stammzellkulturmedium, die zu gleichen Anteilen gemischt wurden, für 24 Stunden wird der chimäre Embryo in ein Leihmutterschaftsschwein mit synchronisiertem Östruszyklus transplantiert, um einen chimären Schweinefötus zu erhalten.

Forschungsschema. Foto bereitgestellt von den befragten Einheiten

Dem Forscherteam gelang es schließlich, eine xenogene In-vivo-Regeneration des humanisierten Mesonephros zu erreichen. In dieser Studie wurden die relevanten ethischen Vorschriften und internationalen Praktiken strikt eingehalten und die Schwangerschaft innerhalb der dritten bis vierten Schwangerschaftswoche beendet.

„Schließlich erhielten wir zwei mesonephrische chimäre Föten im Gestationsalter von 25 Tagen und drei im Gestationsalter von 28 Tagen. Der Anteil menschlicher Zellen im Mesonephros dieser chimären Föten kann bis zu 70 % erreichen, und der Anteil der aus menschlichen Zellen gebildeten Mesonephrostubuli kann bis zu 58 % erreichen.“ Dai Zhen, ein weiterer Co-Autor des Artikels und Forscher am Guangzhou Institute of Biomedicine and Health der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, stellte vor, dass die Ergebnisse der Immunfluoreszenzfärbung der wichtigsten funktionellen Gene SIX1, SALL1, PAX2 und WT1 für die Nierenentwicklung bewiesen, dass sich menschliche Spenderzellen in funktionelle Zellen differenziert haben, die diese Gene exprimieren, was darauf hindeutet, dass menschliche Spenderzellen neben der embryonalen Entwicklung in nierendefizienten Schweineföten in der Lage sein werden, die Entstehung humanisierter Nieren zu unterstützen.

Dieser Erfolg zeigt zum ersten Mal, dass es möglich ist, humanisierte, funktionsfähige feste Organe in großen xenogenen Tieren auf der Grundlage von Stammzellen- und Embryokompensationstechnologie nachzubilden. Dies ist ein entscheidender erster Schritt hin zur Nutzung großer Tiermodelle mit Organdefekten zur Durchführung einer xenogenen Organregeneration in vivo und ist von großer Bedeutung für die Lösung des Problems des gravierenden Mangels an Spenderorganen.

Quelle: Science and Technology Daily