Schäden an den Gallengängen in der Leber sind ein häufiger Grund dafür, dass Patienten eine Lebertransplantation benötigen. Forscher haben nun im Labor funktionsfähige Gallengänge aus menschlichen Gallenzellen gezüchtet. Damit gelang es ihnen, eine beschädigte, nicht transplantationsfähige Spenderleber zu reparieren. An Mäusen zeigten sie zudem, dass die Ersatzteile aus dem Labor auch im lebenden Organismus in der Lage sind, Schäden an den Gallengängen zu beheben. Demnach könnte die Technik in Zukunft womöglich eine Alternative zu Lebertransplantationen bieten. Zudem hat sie das Potenzial, mehr Spenderlebern für Transplantationen nutzbar zu machen.
Die Leber produziert Gallenflüssigkeit und leitet diese durch die Gallengänge zum Darm, wo sie an der Verdauung von Fetten beteiligt ist. Fehlfunktionen der Gallengänge können zu einer Ansammlung der Gallenflüssigkeit in der Leber und letztlich zu Leberversagen führen. Oft ist der einzige Ausweg eine Lebertransplantation. Doch die Wartelisten für Spenderorgane sind lang. Zahlreiche Forschungen drehen sich daher darum, Alternativen zu Transplantationen zu finden oder die Anzahl verfügbarer Spenderlebern zu erhöhen.
Organoide für die Zelltherapie
Ein Team um Fotios Sampaziotis von der University of Cambridge hat nun einen Ansatz untersucht, der beiden Zielen dienen könnte. Dazu züchteten die Forscher sogenannte Organoide aus menschlichen Gallenzellen. Organoide, oft als „Mini-Organe“ bezeichnet, sind winzige dreidimensionale Organstrukturen, die sich im Labor unter bestimmten Bedingungen aus Körperzellen züchten lassen. Ihre Struktur und Funktion entspricht weitgehend der des echten Organs. Eingesetzt werden sie zum Beispiel, um Krankheitsprozesse auf molekularer Ebene nachzuvollziehen oder Arzneimittel zu testen.
Sampaziotis und Kollegen haben nun das Potenzial von Organoiden für die Zelltherapie von Organschäden ausgelotet. „Angesichts des chronischen Mangels an Spenderorganen ist es wichtig, nach Möglichkeiten zu suchen, geschädigte Organe zu reparieren oder sogar Alternativen zur Organtransplantation anzubieten“, sagt Sampaziotis. „Wir verwenden Organoide schon seit einigen Jahren, um biologische Mechanismen, Krankheiten und ihre Regenerationsfähigkeit bei Kleintieren zu verstehen, aber wir haben immer gehofft, sie zur Reparatur von beschädigtem menschlichem Gewebe einsetzen zu können. Unsere Studie ist die erste, die prinzipiell zeigt, dass dies möglich sein sollte.“
Plastizität ermöglicht Heilung
Bei Mäusen führten Sampaziotis und Kollegen zunächst Schäden an den Gallengängen herbei. Dann injizierten sie den Tieren die im Labor gezüchteten Organoide in die Gallengänge. Und tatsächlich: Während unbehandelte Mäuse innerhalb weniger Wochen starben, zeigten die Individuen, die die Organoiden erhalten hatten, eine weitgehend normale Leberfunktion und überlebten die folgenden Monate. Anzeichen von übermäßigem Wachstum des Gewebes oder Tumoren fanden die Forscher nicht. „Somit scheint die Organoid-Transplantation die gesunden Zellen zu liefern, die zur Reparatur des geschädigten Epithels und zur Heilung der akuten Verletzung erforderlich sind“, folgern die Forscher.
Ihre Ergebnisse demonstrierten auch, dass Zellen aus verschiedenen Bereichen des Gallensystems sich zwar unterscheiden, aber anpassungsfähig genug sind, um sich ineinander umwandeln zu lassen. Das ist wichtig, da bei Gallengangserkrankungen oft einzelne Bereiche geschädigt sind, während andere, etwa die Gallenblase, verschont bleiben. Die Plastizität der Zellen ermöglicht es daher potenziell, patienteneigene Zellen aus gesunden Bereichen zu verwenden, um zerstörte Gänge zu reparieren.
Menschliche Spenderorgane repariert
„Experimente mit Zelltransplantationen bei Mäusen sind extrem nützlich, aber nicht immer geeignet, um therapeutische Ergebnisse beim Menschen vorherzusagen“, schreiben die Forscher. Daher arbeiteten sie zusätzlich mit menschlichen Spenderlebern, die aufgrund von beschädigten Gallengängen nicht zur Transplantation geeignet waren. Ähnlich wie bei den Mäusen injizierten sie Organoide aus menschlichen Gallenzellen in die beschädigten Gallengänge und konnten auf diese Weise deren Funktion wiederherstellen.
„Dies ist das erste Mal, dass wir zeigen konnten, dass eine menschliche Leber mit im Labor gezüchteten Zellen verbessert oder repariert werden kann. Wir müssen noch weiter arbeiten, um die Sicherheit und Realisierbarkeit dieses Ansatzes zu testen, aber wir hoffen, dass wir in der Lage sein werden, dies in den kommenden Jahren in die Klinik zu übertragen“, sagt Sampaziotis Kollege Ludovic Vallier.
Die Technik könnte aus Sicht der Forscher zum einen dafür verwendet werden, Patienten eine Lebertransplantation zu ersparen, indem Organoide aus patienteneigenen Zellen zur Reparatur der Schäden genutzt werden. Zum anderen könnten auch mehr Organe für die Transplantation verfügbar gemacht werden. Co-Autor Kourosh Saeb-Parsy sagt: „Dies ist ein wichtiger Schritt, der es uns ermöglicht, Organe zu verwenden, die bisher als ungeeignet für eine Transplantation galten. In Zukunft könnte dies dazu beitragen, den Druck auf die Transplantationswarteliste zu verringern.“
Quelle: Fotios Sampaziotis (University of Cambridge) et al., Science, doi: 10.1126/science.aaz6964
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