Die Nieren entfernen Abfallstoffe aus dem Blut und sorgen dafür, dass diese mit dem Urin ausgeschieden werden. Zudem sind sie daran beteiligt, den Blutdruck und den Wasserhaushalt des Körpers zu regulieren. Funktionieren die Nieren nicht mehr, müssen Betroffene ihr Blut mehrfach wöchentlich per Dialyse reinigen lassen oder benötigen eine Nierentransplantation. Die Warteliste für Spenderorgane ist allerdings lang, sodass es oft Jahre dauert, bis ein Organ zur Verfügung steht. Forschende versuchen deshalb, auf andere Weise Abhilfe zu schaffen. Ihr Ziel ist es, menschliche Organe in anderen Spezies züchten.
Lösung für das Problem des Organmangels?
Einen wichtigen Schritt in diese Richtung hat nun ein Team um Jiaowei Wang von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Guangzhou gemacht. Sie haben erfolgreich chimäre Schweine-Embryonen mit menschlichen Nieren erzeugt und 28 Tage lang in Schweine-Leihmüttern gezüchtet. „Die Erzeugung menschlicher Organe in anderen großen Säugetieren wäre eine bahnbrechende Lösung für das Problem des Organmangels“, schreiben die Forschenden. „Allerdings steht sie vor vielen Herausforderungen.“
Eines der wichtigsten Probleme früherer Studien war, dass menschliche Zellen, die in Embryos fremder Spezies eingesetzt wurden, vom Empfängergewebe verdrängt wurden und sich nicht weiterentwickelten. Zudem benötigen menschliche Zellen andere Umgebungsbedingungen als beispielsweise Schweinezellen, und die Entwicklungsgeschwindigkeit von Menschen- und Schweineorganen unterscheidet sich, was die Synchronisation im Embryo kompliziert macht.
Chimären in Schweine-Leihmüttern
“Um die extrem niedrige Effizienz von Interspezies-Chimären zu überwinden, haben wir bei mehreren verschiedenen Mechanismen angesetzt“, erklärt Wangs Kollege Guangjin Pan. „Wir haben eine Reihe kritischer Faktoren identifiziert, die die Bildung von Interspezies-Chimären fördern, indem sie den Zellwettbewerb erleichtern.“ Zum einen veränderte das Team die menschlichen Stammzellen so, dass zwei überlebensfördernde Gene besonders stark abgelesen wurden. Zusätzlich schufen sie in den Schweine-Embryonen eine Nische, indem sie die Schweine-Gene, die für die tierische Nierenentwicklung unverzichtbar sind, ausschalteten. „Wir haben herausgefunden, dass, wenn man eine Nische im Schweineembryo schafft, die menschlichen Zellen ganz natürlich in diese Räume gehen“, berichtet Wangs Kollege Zhen Dai.
Vor der Implantation in Schweine-Leihmütter züchteten die Forschenden die chimären Embryos zudem unter Bedingungen, die sowohl die menschlichen als auch die Schweine-Zellen optimal mit Nährstoffen und Umgebungssignalen versorgten, sodass beide Anteile wachsen konnten. Insgesamt 1820 Embryos erzeugten die Forschenden auf diese Weise und setzten sie 13 Säuen als Leihmütter ein. Bei sechs Säuen funktionierte die Einnistung, sodass sie mit den chimären Embryos trächtig wurden. Aus ethischen Gründen beendeten die Forschenden die Schwangerschaft der Säue nach 25 bis 28 Tagen.
