Medizin

Niere aus dem Bioreaktor: Erste Transplantation an Ratten

Montag, 15. April 2013

Boston – Nachdem ihnen Ähnliches in den letzten Jahren bereits bei Herz und Lungen gelungen war, haben US-Forscher jetzt auch Nieren in einem Bioreaktor regeneriert. Nachdem sie zunächst alle lebenden Zellen des Spenders beseitigt und das resultierende Gerüst neu mit Nierenzellen des Empfängers besiedelt hatten, wurde bei der Ratte eine Transplantation durchgeführt. Laut der Publikation in Nature Medicine (2013; doi: 10.1038/nm.3154) nahm die Niere nach der Transplantation eine, wenn auch bescheidene Funktion auf.

Mit etwa eine Million Nephronen, einer Kombination aus ultrafeinporigem Filter (Glomerulus) und anschließender Austauschröhre (Tubulus) zur Rückresorption wichtiger und Sekretion schädlicher Stoffe, ist die Niere viel zu kompliziert, um sie im Labor nachzubauen. Es sei denn, man verwendet das bindegewebige Grundgerüst eines Spenderorgans als Schablone für die Besiedlung mit körpereigenen Zellen. Genau dies versucht das Team um Harald Ott vom Center for Regenerative Medicine am Massachusetts General Hospital in Boston. Im ersten Schritt „dezellularisieren“ die Forscher die Organe, indem sie sie mit Natriumlaurylsulfat perfundieren. Das Lösungsmittel beseitigt alle Zellen aus dem Transplantat, erhält aber die Kollagenstruktur des Organs.

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Danach wird das Gerüst mit Endothel- und Epithelzellen perfundiert, die in einem Bioreaktor die Oberflächen des Organs nach und nach neu auskleiden. Diese Methode hatte Ott bereits (mehr oder weniger) erfolgreich beim Herz (Nature Medicine 2008; 14: 213-21) und bei der Lunge (Nature Medicine 2010; 16: 927–933) beschrieben.

Jetzt ist seinem Team auch die Regeneration von Nieren gelungen. Die Nieren produzierten bereits im Bioreaktor einen Harn, der 23 Prozent der Kreatininclearance erreichte und in gleichem Maße Albumin zurückhielt. Die Fähigkeit zur Glukosereabsorption wurde sogar auf 47 Prozent der normalen Leistung gesteigert. Das ist sicher (noch) nicht ausreichend, um ein chronisches Nierenversagen zu beheben, zeigt aber, dass im Prinzip eine Regeneration der Niere möglich ist.

Nach der orthotopen Transplantation (bei einer Ratte) begann die regenerierte Niere sofort mit der Harnproduktion. Auch hier waren die Ergebnisse weit von einer normalen Nierenfunktion entfernt. Die Niere produzierte nur ein Drittel des Harns gesunder Nieren und das Kreatinin wurde 36 Mal langsamer ausgeschieden. Die Tiere hatten zudem Glukose und Albumin im Harn.

Die Leistung gegenüber dem „dezellularisiertem“ Zustand war jedoch verbessert und es stellt sich die Frage, wie die unspezialisierten Epithel- und Endothelzellen dazu veranlasst wurden, sich im Glomerulus-Filter zu Podozyten zu verwandeln und in den Tubuli ihre spezialisierten Aufgaben zur Rückresorption und Sekretion aufzunehmen.

Die Experimente belegen, dass die Regeneration eines hochspezialisierten Organs wie der Nieren im Prinzip möglich ist. Ob sie jemals für die Therapie des chronischen Nierenversagens genutzt werden kann, lässt sich nicht vorhersagen. Die Vision der Forscher besteht darin, eines Tages Nierenkranken bei Bedarf im Bioreaktor die Nieren eines Spenders (vielleicht eines Hirntoten, vielleicht aber auch eines Tieres) mit den Zellen des Empfängers zu besiedeln, der nach der Operation keine Immunsuppressiva einnehmen müsste.

Vor den ersten klinischen Experimenten müssten die Forscher allerdings die Leistungsfähigkeit ihrer Organe aus der Retorte noch steigern. In anderen Bereichen sind de- und anschließend rezellularisierte Organen bereits beim Menschen verwendet worden: 2006 gelang US-Medizinern die Transplantation einer Blase, später auch der Harnröhre. 2008 berichteten spanische Forscher über die erfolgreiche Transplantation einer Trachea. © rme/aerzteblatt.de

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