Mini-Lebern aus menschlichen Stammzellen

Der Traum der Stammzellen-Medizin ist nähergerückt: Ersatzorgane aus Stammzellen. Japanische Forscher haben im Labor winzige Lebern aus menschlichen Stammzellen hergestellt und diese in Mäuse eingepflanzt. Die Technik könnte auch für andere Organe funktionieren – etwa die Bauchspeicheldrüse.

Sie sind nur gerade vier bis fünf Millimeter gross, und doch bedeuten die Mini-Lebern von Takanori Takebe und seinem Team einen Durchbruch für die Stammzellen-Forschung. Zum ersten Mal wurde ein funktionierendes menschliches Organ aus pluripotenten Stammzellen gezüchtet, also aus Stammzellen, die sich in jede beliebige Gewebezelle verwandeln können. «Bisher konnte man aus diesen Stammzellen nur spezialisierte Einzelzellen oder ein zweidimensionales Gewebe herstellen», sagt Markus Manz, Direktor der Klinik für Hämatologie am Universitätsspital Zürich. «Zum ersten Mal wurde nun ein dreidimensionales Organ geschaffen.»

Die Lebern funktionieren

Bei den Stammzellen, die die japanischen Forscher verwendeten, handelt es sich um sogenannte iPS-Zellen (induzierte pluripotente Stammzellen), die meist aus verjüngten Hautzellen hergestellt werden.

Die Mini-Lebern ähneln Lebern, wie sie sechs Wochen alte menschliche Embryonen besitzen. Einige Strukturen – etwa Blutgefässe im Organinnern – sind entwickelt, andere fehlen – etwa die Gallengänge, mit denen die Leber giftige Stoffe in den Darm entsorgt. In vielem funktionieren die kleinen Lebern schon wie ausgewachsene Lebern.

Das zeigte sich, als die Forscher sie in Mäuse einpflanzten. Dort produzierten sie menschliche Leber-Eiweisse und bauten Medikamente auf eine bestimmte Art und Weise ab, wie es auch beim Menschen geschieht (aber nicht bei der Maus). Und: Die Mini-Lebern hielten die Mäuse am Leben, wenn deren eigene Leber zerstört wurde. «Wir haben daraus geschlossen, dass die Lebern wirklich funktionieren», sagt Takanori Takebe von der Yokohama City University.

Zuerst in den Kopf der Mäuse eingesetzt

Den Forschern gelang der Durchbruch, indem sie die Stammzellen zuerst in Leber-Vorläufer-Zellen verwandelten. Diese mischten sie dann mit Blutgefäss-Zellen aus der menschlichen Nabelschnur und mit unreifen Bindegewebezellen. Schon nach 48 Stunden bildeten sich in der Laborschale aus dem Zellgemisch kleine Lebern.

Diese Lebern setzten die Forscher zuerst unter der Schädeldecke der Mäuse ein. Dazu entfernten sie einen Teil des Schädelknochens und konnten so die Mini-Organe direkt unter dem Mikroskop – in der lebenden Maus – beobachten. Später transplantierten sie die Mini-Lebern auch in die Bauchhöhle der Mäuse.

Massenproduktion für Mini-Lebern

Nun arbeiten die Forscher daran, die Lebern noch kleiner zu machen. Das Gegenteil – nämlich eine Leber in Originalgrösse im Labor herzustellen – dürfte sehr schwer zu erreichen sein. Der Vorteil von noch kleineren Mini-Lebern ist, dass man sie über die Blutbahn in einen Patienten injizieren könnte. Sie könnten sich dann von selbst in der kranken Leber einnisten und deren Aufgaben übernehmen.

«Nun geht es darum, ein System für die Massenproduktion von Mini-Lebern zu entwickeln», sagt Takanori Takebe. «Denn für eine Anwendung im Patienten würden wir wahrscheinlich zehntausende kleine Lebern brauchen.» In rund fünf Jahren, so hofft Takebe, sei eine solche Massenproduktion möglich. Die ersten Tests an Patienten könnten vielleicht in zehn Jahren beginnen.

Sorge um Krebsrisiko

Bis dahin müssen noch viele Fragen geklärt werden. Etwa ob von den Ersatzlebern ein Krebsrisiko ausgehen könnte. Diese Sorge treibt die Stammzellen-Forscher bei vielen Typen von Stammzellen um.

Doch: Bewährt sich die Methode, könnte sie auch auf andere Organe ausgeweitet werden. Erste Tests mit kleinen Bauchspeicheldrüsen laufen zurzeit im Labor von Takebe. «Bis jetzt sind die Resultate faszinierend», sagt der japanische Forscher.

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