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Tiroler Chirurg entwickelt biologische Kunstniere

Nach der Konstruktion von biologischen Kunstherzen und Kunstlungen ist es dem aus Tirol stammenden Chirurgen Harald Ott vom Massachusetts General Hospital der Harvard Medical School nun gelungen, eine biologische Kunstniere zu entwickeln. Diese zeigt normale Nierenfunktion - wenn auch noch in einem deutlich reduziertem Ausmaß. Die Forschungserkenntnisse wurden in der Fachzeitschrift "Nature Medicine" veröffentlicht.

Ott hat in den vergangenen Jahren schon mehrfach mit seinem Verfahren zur Herstellung biologischer Kunstorgane Aufmerksamkeit erregt. 2008 hat der Wissenschafter Rattenherzen in einem Bioreaktor nachgebaut und diese wieder zum Schlagen gebracht. Eine Transplantation in lebende Tiere war allerdings aufgrund der noch geringen Pumpleistung des Retortenherzens nicht möglich. Zwei Jahre später hat Ott mit dem gleichen Verfahren eine biologische Kunstlunge hergestellt und in Ratten transplantiert, wo sie in Folge bis zu zwei Wochen funktioniert hat.
In dem Verfahren verwendeten die ForscherInnen Organe toter Tiere oder Menschen, die sie mit einem speziellen Dezellularisierungs-Verfahren von allen Herz-, Lungen- oder - im aktuellen Fall Nierenzellen befreien. Übrig bleibt nur noch ein Gerüst aus sogenannter extrazellulärer Matrix (ECM). Diese ist, wie Ott festgestellt hat, in hohem Maße biokompatibel - das heißt, es gibt keinerlei Abstoßungsreaktionen, wenn es transplantiert wird. Die ECM wird dann in einem Bio-Reaktor mit frischen Zellen des betreffenden Organs wieder besiedelt.
In der aktuellen Arbeit ist es Ott gelungen, die Nieren toter Ratten, Schweine und Menschen vollständig von Zellen zu befreien und eine verwendbare Organ-Matrix herzustellen. Erfolgreich wiederbesiedelt haben sie bisher Ratten-Nieren, mit Schweine-Nieren wird derzeit begonnen, erklärte Ott im Gespräch mit der APA.
Für die Wiederbesiedlung der Nieren-Matrix einer Ratte wurden verschiedenen Zellen verwendet: "Weil wir mit dem Verhalten menschlicher Endothel-Zellen von unseren früheren Studien mit Herz und Lunge vertraut sind, verwenden wir diese für die Wiederbesiedlung der Blutgefäße", sagte Ott. Für das Nierengewebe selbst nutzen die ForscherInnen bereits vordifferenzierte Nierenzellen von Rattenföten. "Diese Zellen sind nicht mehr im Stammzellstadium und entwickeln sich zu Nierengewebe, sind aber noch unreif genug, damit das regenerative Potenzial erhalten bleibt", so der Wissenschafter.
Nach zwölf Tagen Wiederbesiedlung und Wachstum im Bioreaktor erreichten die Kunst-Nieren im Labor bis zu 23 Prozent der Funktion einer normalen Niere. Nach Transplantation des künstlichen Organs in eine lebende Ratte lag dieser Wert im Bereich von fünf bis zehn Prozent der normalen Nierenfunktion. "Dieser niedrige Prozentsatz hängt mit den relativ unreifen Zellen zusammen, die wir verwenden", sagte Ott, der aber hofft, durch bessere Methoden bei der Wiederbesiedlung und Organkultur im Bioreaktor diese Werte zu verbessern. "Es sind aber nicht unbedingt 100 Prozent notwendig, um die Lebensqualität von Patienten mit Niereninsuffizienz zu verbessern. Schon eine Funktion von 15 bis 20 Prozent eines solchen Kunst-Organs könnte Unabhängigkeit von der Dialyse bedeuten."
Noch ist es aber "ein weiter Weg" bis dahin, betonte Ott. Dennoch hofft er, "eines Tages direkt von Patienten einmal Stammzellen zu isolieren, um damit ein Organ 'on demand' herzustellen". Durch die Verwendung von eigenen Zellen des Patienten wäre eine Immunsuppression nicht mehr notwendig, da es keine Abstoßungsreaktion gibt. Ott und sein Team arbeiteten bereits mit humanen Herzen und Lungen, die mit patientenspezifischen Stammzellen wiederbesiedelt werden, sie hoffen nun, auch das Nierenprojekt in ähnlicher Weise vorantreiben zu können.

(Apa/B. Hoffmann)

 
Weiterführende Links:
- Regeneration and experimental orthotopic transplantation of a bioengineered kidney: http://dx.doi.org/10.1038/nm.3154
- Nature-Video: http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=5wfdhB_VyJw
- Ott Laboratory for Organ Engineering & Regeneration: http://ottlab.mgh.harvard.edu/
- Massasuchetts General Hospital, Harald C. Ott: http://www.massgeneral.org/regenmed/ContentModules/ResearchLabs/Rajagopal%20Lab/Ott.aspx