Die Suche nach einer künstlichen Leber

Prometheus, die mythologische Figur, die den Göttern das Feuer stahl, wurde bestraft, indem sie an einen Felsen gebunden wurde. Jeden Tag fegte ein Adler nach unten und ernährte sich von seiner Leber, die dann wieder nachwuchs, um am nächsten Tag wieder gegessen zu werden.





Leberzellen

Diese Leberzellen (rot gefärbt, wenn sie reif sind) wurden aus induzierten pluripotenten Stammzellen erzeugt.

Moderne Wissenschaftler wissen, dass sich die Leber tatsächlich regenerieren kann, wenn ein Teil davon entfernt wird, sagt MIT-Ingenieurin Sangeeta Bhatia, Professorin für Gesundheitswissenschaften und -technologie sowie für Elektrotechnik und Informatik. Forscher, die diese Fähigkeit zu nutzen versuchten, um künstliches Lebergewebe für die Transplantation herzustellen, wurden jedoch immer wieder blockiert: Reife Leberzellen, sogenannte Hepatozyten, verlieren schnell ihre normale Funktion, wenn sie aus dem Körper entfernt werden.

Nun sind Bhatia und Kollegen einen Schritt in Richtung künstliches Lebergewebe gegangen. Sie haben ein Dutzend chemischer Verbindungen identifiziert, die Leberzellen helfen können, ihre normale Funktion nicht nur während des Wachstums in einer Laborschale aufrechtzuerhalten, sondern sich auch zu vermehren, um neues Gewebe zu produzieren.



Auf diese Weise gezüchtete Zellen könnten Forschern helfen, manipuliertes Gewebe zu entwickeln, um viele der 500 Millionen Menschen zu behandeln, die an chronischen Lebererkrankungen wie Hepatitis C leiden.

Bhatia, der auch Forscher am Broad- und Koch-Institut sowie am Institut für Medizintechnik und Wissenschaft ist, hat zuvor einen Weg entwickelt, um die normale Funktion in Leberzellen, die dem Körper entnommen wurden, vorübergehend aufrechtzuerhalten; der Schlüssel war, sie genau mit Fibroblastenzellen der Maus zu vermischen. Für diese Studie hat das Forscherteam das System so angepasst, dass die Leberzellen in Schichten mit den Fibroblastenzellen in kleinen Vertiefungen in einer Laborschale wachsen können. Dies ermöglichte es den Forschern, groß angelegte, schnelle Studien darüber durchzuführen, wie 12.500 verschiedene Chemikalien das Wachstum und die Funktionen von Leberzellen beeinflussen, einschließlich der Entgiftung von Medikamenten, des Energiestoffwechsels, der Proteinsynthese und der Gallenproduktion.

Dieser Screen identifizierte 12 Verbindungen, die den Zellen halfen, sich zu teilen, ihre normalen Funktionen aufrechtzuerhalten oder beides.



Bhatia und Kollegen haben kürzlich auch Fortschritte bei einer weiteren Herausforderung bei der Entwicklung von Lebergewebe gemacht: Den Körper des Empfängers dazu zu bringen, Blutgefäße wachsen zu lassen, um das neue Gewebe mit Sauerstoff und Nährstoffen zu versorgen. In Zusammenarbeit mit Christopher Chen, einem Professor an der University of Pennsylvania, zeigte Bhatia, dass, wenn vorgeformte Endothelzellenstränge in das Gewebe eingebettet werden, diese nach der Implantation des Gewebes schnell zu Blutgefäßen wachsen.

Zusammen bieten diese Veröffentlichungen einen Weg nach vorn, um zwei der seit langem bestehenden Herausforderungen beim Lebergewebe-Engineering zu lösen – den Anbau eines großen Vorrats an Leberzellen außerhalb des Körpers und die Transplantation des Gewebes an den Transplantatempfänger, sagt Bhatia.

verbergen