Erstmals humanisierte Nieren in Schweinen gezüchtet | Medizinische Forschung

Wissenschaftler haben humanisierte Nieren von Schweinen gezüchtet, was die Aussicht auf die Züchtung menschlicher Organe in Tieren erhöht.

Die Forschung umfasste die Schaffung chimärer Mensch-Schwein-Embryonen, die eine Kombination aus menschlichen und Schweinezellen enthielten. Bei der Übertragung auf Leihmütter von Schweinen zeigte sich, dass die sich entwickelnden Embryonen Nieren hatten, die hauptsächlich menschliche Zellen enthielten. Dies war das erste Mal, dass Wissenschaftler ein solides humanisiertes Organ in einem anderen Tier gezüchtet haben.

„Rattenorgane wurden in Mäusen und Mäuseorgane in Ratten hergestellt, aber frühere Versuche, menschliche Organe in Schweinen zu züchten, waren erfolglos“, sagte der leitende Autor Liangxue Lai vom Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health der Chinese Academy of Sciences und der Wuyi-Universität. „Unser Ansatz verbessert die Integration menschlicher Zellen in Empfängergewebe und ermöglicht uns die Züchtung menschlicher Organe in Schweinen.“

Die Nieren waren nicht vollständig menschlich, da sie Gefäße und Nerven enthielten, die größtenteils aus Schweinezellen bestanden, was bedeutete, dass sie in ihrer jetzigen Form nicht für eine Transplantation verwendet werden konnten. Es ist nicht klar, ob die Herausforderung, ein vollständig menschliches Organ herzustellen, mit aktuellen gentechnischen Techniken zu bewältigen wäre.

Prof. Dusko Ilic, ein Stammzellwissenschaftler am King’s College London, der nicht an der Forschung beteiligt war, bezeichnete die Arbeit als bahnbrechend, sagte jedoch, dass es in absehbarer Zeit keine klinischen Anwendungen geben werde. „Wie die Autoren zugaben, gibt es viele Herausforderungen“, sagte er. „Wird sich dieser Ansatz als ultimative Lösung erweisen? Nur die Zeit hält die Antwort bereit.“

Abgesehen von den Nieren bestanden die Embryonen überwiegend aus Schweinezellen, nur sehr wenige menschliche Zellen befanden sich im Gehirn oder im Zentralnervensystem. Das Potenzial für ein humanisiertes Gehirn ist ein ernstes ethisches Problem für die Forschung mit Hybridembryonen und einer der Gründe für strenge gesetzliche Beschränkungen der Forschung in vielen Ländern.

Im Vereinigten Königreich ist das Einbringen menschlicher embryonaler Zellen in tierische Embryonen erlaubt, die Embryonen können jedoch nicht zur weiteren Entwicklung in eine tierische Mutter eingepflanzt werden.

Frühere Versuche, Mensch-Schwein-Hybride zu schaffen, sind gescheitert, weil Schweinezellen dazu neigen, menschliche Zellen während der Entwicklung zu übertreffen, was bedeutet, dass die resultierende Chimäre fast ausschließlich aus Schweinen besteht. Die neueste Arbeit, die in Cell Stem Cell veröffentlicht wurde, überwand dieses Problem, indem sie einen einzelligen Schweinembryo gentechnisch veränderte, sodass ihm zwei für die Nierenentwicklung benötigte Gene fehlten. Dadurch entstand eine Nische im Embryo, die mit menschlichen embryonalen Stammzellen gefüllt werden konnte, die in den Schweinembryo integriert wurden.

Nach der Kultivierung im Labor wurden die chimären Embryonen auf 13 Ersatzsauen übertragen. Nach entweder 25 oder 28 Tagen wurde die Schwangerschaft beendet und die Embryonen wurden entnommen und beurteilt. Die Embryonen hatten für ihr Entwicklungsstadium strukturell normale Nieren mit den Tubuli, die schließlich die Niere mit der Blase verbinden würden, und bestanden zu 50–60 % aus menschlichen Zellen. Im Gehirn und Rückenmark wurden sehr menschliche Nervenzellen gefunden.

„Wir haben herausgefunden, dass, wenn man im Schweinembryo eine Nische schafft, die menschlichen Zellen auf natürliche Weise in diese Räume gelangen“, sagte Prof. Zhen Dai vom Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, ein weiterer leitender Autor.

Die Wissenschaftler sagten, dass es wahrscheinlich viele Jahre dauern würde, eine vollständig menschliche Niere in einem Schwein auszubrüten. „Wir müssten die Schweine wahrscheinlich viel komplexer konstruieren, und das bringt auch einige zusätzliche Herausforderungen mit sich“, sagte Miguel Esteban, ebenfalls vom Guangzhou-Institut und leitender Autor.

Eine zentrale Herausforderung bestünde darin, die Entwicklung menschlicher Nerven und Gefäße im Zielorgan zu ermöglichen, ohne dass sich im Zentralnervensystem Nervenzellen entwickeln, die zu einem humanisierten Gehirn führen könnten. „Selbst theoretisch ist nicht klar, wie man das machen würde“, sagte Ilic.