Ein internationales Forscherteam hat erstmals funktionierendes Nierengewebe im Reagenzglas erzeugt und es einem Tier eingepflanzt. Mit Hilfe bestimmter Wachstumsfaktoren brachten sie in einer Nährlösung vorgereifte Zellklumpen dazu, sich zu einem funktionsfähigen Organoid zu entwickeln – der Vorstufe einer gesunden Niere. Die aus Zellen gebildete Vorniere habe eigenständig Filtergewebe und versorgende Blutgefäße ausgebildet, berichten die Forscher im Fachmagazin „Journal of the American Society of Nephrology“. Injizierten sie bestimmte Testmoleküle in das Blut der Ratten, wurden diese wie bei einer natürlich gewachsenen Niere durch Filtergewebe geschleust und so aus dem Blut entfernt. Zum ersten Mal habe man damit aus Zelllösung ein funktionierendes Nierengewebe in einem Tier erzeugt, konstatieren die Wissenschaftler.
„Die Fähigkeit, funktionierendes Nierengewebe aus Lösungen einzelner Zellen zu erzeugen ist ein wichtiger Schritt hin zu unserem Ziel, Ersatznieren für Patienten herzustellen und transplantieren zu können“, sagt Erstautor Christodoulos Xinaris vom Mario Negri Institut für pharmazeutische Forschung im italienischen Bergamo. Solche im Labor gezüchteten Gewebe könnten dazu beitragen, den Mangel an Spenderorganen zukünftig auszugleichen. Die Organvorstufen könnten aber auch dazu eingesetzt werden, Nierenerkrankungen und deren Ursachen genauer zu erforschen.
Einigen anderen Forschergruppen ist bereits gelungen, unreifes Nierengewebe im Labor zu züchten. Dieses Gewebe entwickelte sich aber nicht zu einem funktionsfähigen Organ weiter. Ursache dafür seien fehlende Blutgefäße, wie die Forscher erklären. Die komplexen Filtergewebe der Niere bildeten sich nur dann aus, wenn sie ausreichend durch fein verästelte Adern mit Blut versorgt würden. Jetzt sei es erstmals gelungen, diese Hürde zu überwinden und auch das Gefäßwachstum in einem transplantierten Nierenzellhaufen anzuregen.
Am Anfang standen embryonale Nierenzellen
Für ihre Studie entnahmen die Forscher Mäuseembryonen Nierenzellen und vermehrten diese fünf Tage lang in einer Nährlösung. Während dieser Zeit bildeten sich bereits unterschiedliche, später in der Niere benötigte Zelltypen aus, die sich bereits zu rudimentären Nierenkanälchen zusammenlagerten. Gleichzeitig entnahmen die Forscher Ratten jeweils eine Niere, indem sie die dicke Hüllkapsel dieses Organs leerräumten. Unter diese Nierenkapsel injizierten sie erst bestimmte Wachstumsfaktoren und dann über einen Katheter die in Kultur vorgezüchteten Zellklumpen. Weitere Wachstumsfaktoren wurden den Ratten anschließend drei Wochen lang täglich intravenös verabreicht.
„Die Injektion der Wachstumsfaktoren hatte tiefgreifende positive Effekte auf das sich entwickelnde Gewebe“, berichten Xinaris und seine Kollegen. Die Dichte kleiner und größerer Blutgefäße in den einpflanzten Organoiden habe deutlich zugenommen. Deutlich sei zu erkennen gewesen, wie sich das eng mit den Kapillaren verflochtene Filtergewebe in den drei Wochen nach dem Einpflanzen entwickelte.
Nach drei Wochen waren durch die Wachstumsfaktoren in der Nährlösung und im Tier aus den anfangs unstrukturierten Nierenzellen von Gefäßen durchzogene Nierenkörperchen und Nierenkanäle und damit funktionsfähige Untereinheiten des Organs entstanden, wie die Forscher konstatieren. Ähnlich in natürlich gewachsenen Nieren entfernte das künstlich erzeugte Gewebe Abfallstoffe aus dem Blut der Ratten, wie ein Test mit markierten Testmolekülen zeigte. Im nächsten Schritt müsse man nun Techniken entwickeln, um diese Organoide mit dem Ausscheidungssystem und den Harnleitern zu verbinden. (doi: 10.1681/ASN.2012050505)
(Journal of the American Society of Nephrology, 22.10.2012 – NPO)
