Wissenschaftler wachsen Maus-Pankreas in einer Ratte

In einem kürzlich durchgeführten Experiment, bei dem Mäusen geholfen wurde, denen ihre Bauchspeicheldrüse fehlte, wuchsen Wissenschaftler neue Pankreaszellen aus Mausstammzellen in den Körpern von Ratten und transplantierten diese Bauchspeicheldrüse dann in die Mäuse.

Die Forscher fanden heraus, dass diese Technik Diabetes in den Mäusen umkehren könnte, laut einer neuen Studie. Darüber hinaus könnte diese Strategie, die Organe einer Spezies im Körper eines anderen zu züchten, eines Tages dazu beitragen, transplantierbare menschliche Organe zu erzeugen, die in großen Tieren, wie Schweinen oder Schafen, gezüchtet werden, sagten die Forscher.

Die Arbeit verspricht, den schweren Mangel an gespendeten menschlichen Organen zu lindern, sagten sie. "Allerdings gibt es eine viel größere evolutionäre Distanz zwischen Menschen und Schweinen oder Schafen als zwischen Mäusen und Ratten, und dies könnte zu Herausforderungen führen", sagte der leitende Autor der Studie, Hiromitsu Nakauchi, ein Stammzellbiologe an der Stanford University School of Medizin in Kalifornien. "So viel mehr Forschung muss getan werden, um sicherzustellen, dass dieser Ansatz sowohl sicher als auch effektiv ist."

Gegenwärtig warten mehr als 76.000 Patienten in den Vereinigten Staaten auf Organtransplantationen, wie das US-amerikanische Ministerium für Gesundheit und Soziale Dienste berichtet.

In der neuen Studie untersuchten Wissenschaftler das Organwachstum zwischen verschiedenen Arten mit Ratten und Mäusen, die eng verwandt sind.

Die Wissenschaftler verwendeten pluripotente Stammzellen, die im Prinzip zu jeder Art von Zelle im Körper werden können.

Im Jahr 2010 nutzten Nakauchi und seine Kollegen solche Zellen, um eine Rattenpankreas in einer Maus wachsen zu lassen. Das Organ wuchs jedoch nur auf die Größe einer normalen Maus-Bauchspeicheldrüse und war daher nicht groß genug, um in die viel größere Ratte transplantiert und getestet zu werden, um zu sehen, ob es funktionierte. In der neuen Studie versuchten die Wissenschaftler das umgekehrte Experiment: das Wachstum einer Mauspankreas bei einer Ratte.

Die Forscher injizierten Maus pluripotenten Stammzellen in embryonalen Ratten, die nur wenige Tage zuvor konzipiert worden waren und genetisch verändert wurden, um die Fähigkeit zu haben, ihre eigene Bauchspeicheldrüse zu wachsen. Die Bauchspeicheldrüse produziert Insulin, das Hormon, das dem Körper hilft, den Blutzuckerspiegel zu kontrollieren. Typ-1-Diabetes resultiert, wenn die Bauchspeicheldrüse nicht genug Insulin produzieren kann. Derzeit haben etwa 1,25 Millionen Amerikaner Typ-1-Diabetes, laut der American Diabetes Association.

Diese implantierten Mauszellen entwickelten sich zu Bauchspeicheldrüsen, die für Ratten die geeignete Grße aufwiesen und hatten den Schlüssel, insulinsekretierende "Inselzellen".

Die Wissenschaftler stellten fest, dass einige der Immunsysteme der Ratten die Pankreatitis der Maus ablehnten, aber sie sagten auch, dass dies ungewöhnlich sei. Es ist wahrscheinlich, dass die Mauszellen in die Rattenembryonen injiziert wurden, bevor sich das Immunsystem der Ratten ausreichend entwickelt hatte, um die Mauszellen als fremd zu erkennen, sagten die Forscher.

Als die Wissenschaftler die Mausinselzellen von den Ratten isolierten und sie in diabetische Mäuse transplantierten, transportierten die transplantierten Mausgewebe einige Ratten-Rattenzellen, sagten die Forscher. Sie behandelten jede Empfängermaus nach der Transplantation mit Immunsuppressiva, um eine Abstoßung der transplantierten Gewebe zu verhindern. Allerdings, "die Empfängertiere benötigt nur Behandlung mit Immunsuppressiva für fünf Tage nach der Transplantation", anstatt lebenslange Behandlung, Nakauchisaid in einer Erklärung. Solche Medikamente haben beim Menschen schwerwiegende Nebenwirkungen.

Die Transplantate brachten die Blutzuckerspiegel der Mäuse für mehr als ein Jahr erfolgreich zur Normalität zurück. Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse in der 26. Januar Ausgabe der Zeitschrift Nature detailliert.

Nach etwa 10 Monaten entfernten die Forscher die Inseln von einigen der Mäuse zur Inspektion. "Wir haben sie genau auf die Anwesenheit von Rattenzellen untersucht, aber wir haben festgestellt, dass das Immunsystem der Maus sie eliminiert hat", sagte Nakauchi in einer Erklärung. "Dies ist sehr vielversprechend für unsere Hoffnung, menschliche Organe, die in Tieren gezüchtet wurden, zu transplantieren, da es nahe legt, dass alle kontaminierenden Tierzellen durch das Immunsystem des Patienten nach der Transplantation eliminiert werden können."

Außerdem sahen die Wissenschaftler keine Anzeichen für eine Tumorbildung oder andere Anomalien, die durch die implantierten pluripotenten Mausstammzellen verursacht wurden. Die Bildung von Tumoren ist oft ein Problem, wenn pluripotente Stammzellen in Tieren wegen ihrer Fähigkeit, eine beliebige Zelle im Körper zu werden, verwendet werden.

Die Forscher warnten, dass viele ethische und rechtliche Herausforderungen bestehen bleiben, wenn es darum geht, menschliche Stammzellen in tierischen Embryonen zu verwenden.

"Viele Forscher und Ethiker sind besorgt, dass die Injektion von menschlichen pluripotenten Zellen in einen tierischen Embryo zu einem Tier mit einem größeren Anteil an menschlichen Zellen im gesamten Körper als erwartet führen könnte, einschließlich möglicherweise im Gehirn oder den Keimzellen, die das Sperma bilden und Ei ", erzählte Nakauchi Live Science. "Forscher nehmen diese Bedenken ernst und arbeiten daran, Wege zu finden, um dieses Ergebnis zu vermeiden, ohne das Versprechen des Feldes zu gefährden."

Nakauchi räumte ein, dass Menschen das Gefühl haben könnten, dass Forscher, die diese Art von Studie verfolgen, unnatürliche, monsterähnliche Kreaturen erschaffen. "Diese Tiere bestehen jedoch einfach aus zwei genetisch unterschiedlichen Arten von Zellen", sagte er in einer E-Mail. "Sie sind keine neuen Arten, und sie können sich nicht durch Paarung reproduzieren."

Die Forscher sagten, dass sie jetzt an ähnlichen Experimenten arbeiten, um Nieren, Leber und Lungen zu erzeugen.

Qiao Zhou, ein außerordentlicher Professor für Stammzellen und regenerative Biologie an der Harvard Universität, der nicht an dieser Arbeit teilgenommen hat, sagte, dass das Wachstum von Interspezies-Organen vor vielen technischen Herausforderungen stehe. Zum Beispiel, in einem Kommentar online veröffentlicht Jan.25 in der Zeitschrift Nature, Zhou darauf hingewiesen, dass obwohl Maus Immunsystem effizient Rattenzellen in dieser Arbeit loswerden können, wenn es um größere Organe geht, tief eingebettete kontaminierende Zellen möglicherweise nicht so einfach zu entfernen, was möglicherweise zu starken Immunantworten führt, dass könnte zu erheblichen Organschäden führen.

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