Forscher wandeln Hautzellen in nierenähnliche Zellen um Nierenzellen aus dem Reagenzglas - scinexx | Das Wissensmagazin
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Forscher wandeln Hautzellen in nierenähnliche Zellen um

Nierenzellen aus dem Reagenzglas

Querschnitt einer menschlichen Niere: Das Organ ist für die Reinigung unseres Blutes lebenswichtig. © Hywards/ thinkstock

Aus Haut mach Niere: Forschern ist es gelungen, Nierenzellen aus Hautzellen zu züchten. Die genetisch umprogrammierten Zellen gleichen nicht nur optisch den Zellen der Nierentubuli. Auch ihr Verhalten ähnelt bereits stark dem natürlichen Vorbild. Damit ist ein wichtiger Schritt gelungen, um Nierenkrankheiten besser erforschen und behandeln zu können.

Die Nieren sind für die Reinigung unseres Blutes lebenswichtig. Funktionieren sie nicht richtig, bleibt im Extremfall nur die Blutwäsche per Dialyse oder die Transplantation. Doch Spenderorgane sind rar und die Dialyse kann die Nierenfunktion nur bedingt ersetzen. Deshalb suchen Wissenschaftler schon seit längerem nach Methoden, Nieren oder wenigstens bestimmte Zellen des komplexen Organs künstlich herzustellen.

Forscherteams ist es vor wenigen Jahren bereits gelungen, aus embryonalen Nierenzellen eine Art Vorniere mit zwei der wichtigsten Nierenzelltypen zu züchten. 2015 veranlasste ein anderes Team mithilfe eines Wachstumsfaktors induzierte Stammzellen dazu, sich in nierenähnliche Zellen zu entwickeln. Doch diese Methoden sind äußerst zeitaufwendig und kostenintensiv – und bei der Verwendung embryonaler Zellen kommen zudem ethische Fragen auf.

Umprogrammierung per Virus

Ein Team um Soeren Lienkamp vom Universitätsklinikum Freiburg hat deshalb nun einen alternativen Ansatz getestet: die direkte Reprogrammierung. Bei diesem Verfahren werden wichtige Steuerungs-Gene in eine bereits entwickelte Zelle eingeschleust, um auf diese Weise ihr Schicksal umzukehren und sie in einen anderen Zelltyp umzuwandeln. Gelungen ist dies zum Beispiel schon für Nerven- oder Herzmuskelzellen.

Die Wissenschaftler untersuchten, wie mit dieser Methode eine Umwandlung von Hautzellen zu Nierenzellen gelingen könnte. Dafür identifizierten sie vier Gene, die diesen Entwicklungsprozess anstoßen können. Diese schleusten sie anschließend mithilfe von speziell erzeugten Viren in Bindegewebszellen der Haut, sogenannte Fibroblasten, ein.

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Dem Vorbild sehr ähnlich

Tatsächlich entwickelten sich die Zellen daraufhin im Reagenzglas zu nierenähnlichen Zellen. Wie Lienkamp und seine Kollegen berichten, gleichen sie in Aussehen und Funktion den natürlichen Nierentubuluszellen. „Auch wenn unsere neu gezüchteten Zellen noch nicht identisch mit ihren natürlichen Verwandten sind, teilen sie erstaunlich viele Eigenschaften mit ihnen“, sagt Lienkamp.

So sind in ihnen beispielsweise viele Gene aktiv, die auch in echten Nierentubuluszellen angeschaltet sind. Außerdem wachsen und verhalten sich die Zellen ähnlich wie solche, die direkt aus Nieren gewonnen werden. Sie reagieren unter anderem ebenso empfindlich auf einige nierenschädliche Medikamente wie ihre Vorbilder.

Hilfe für nierenkranke Patienten

Die Forscher haben ihr Verfahren bereits patentieren lassen und wollen es künftig nutzen, um anhand der künstlich produzierten Zellen Nierenkrankheiten besser zu erforschen oder die Nierenverträglichkeit neuer Medikamente zu testen. Auf diese Weise könnte in der Forschung etwa der Einsatz von Versuchstieren reduziert werden.

Außerdem will das Team eines Tages auch Patienten mit künstlichen Nierenzellen versorgen. Sobald die Effizienz und Qualität der Reprogrammierung ausreichend verbessert ist, sollen mit der Methode Hautzellen von Nierenerkrankten in Nierenzellen umgewandelt werden.

Bis eine solche Zell-Umprogrammierung im Menschen selbst, zum Beispiel bei bindegewebig vernarbten Nieren, Anwendung findet, ist es allerdings ein langer Weg. Denn die Einschleusung der Gene mittels Viren ist nicht risikofrei. Außerdem ist es eine große Herausforderung, die Niere mit derartigen Viren überhaupt zu erreichen. (Nature Cell Biology, 2016; doi: 10.1038/ncb3437)

(Universitätsklinikum Freiburg/ Universität Freiburg, 08.11.2016 – DAL)

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