Zum ersten Mal wurden menschliche Nieren teilweise in Schweinen gezüchtet

Nieren, die zu mehr als 50 Prozent aus Menschen bestehen, haben erstmals bei Schweinen zu wachsen begonnen, nachdem Wissenschaftler Embryonen aus menschlichen und Schweinezellen hergestellt und diese für bis zu vier Wochen in Sauen implantiert hatten.

Die von Miguel Esteban am Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health in China und seinen Kollegen durchgeführte Forschung bringt uns der Möglichkeit, menschliche Nieren bei anderen Tieren züchten zu können, einen Schritt näher, um dem Mangel an Organspendern entgegenzuwirken.

Allein in den USA warten derzeit über 100.000 Menschen auf eine Nierentransplantation, täglich sterben 13 Menschen.

Um den Bedarf an Spendern zu umgehen, könnte es möglich sein, menschliche Nieren von anderen Arten wie Schweinen zu züchten, die ähnliche Organgrößen und Physiologie wie wir haben.

Esteban und seine Kollegen untersuchten diese Idee, indem sie Schweinembryonen erzeugten, die keine eigenen Nieren bilden konnten, indem sie zwei Schlüsselgene deaktivierten, die für die Entwicklung der Organe verantwortlich sind.

Als nächstes führten sie menschliche Stammzellen in die Schweineembryonen ein, in der Hoffnung, dass diese sich bei den Schweinen in Nierenzellen verwandeln und zu den entsprechenden Organen zusammenbauen würden. Die menschlichen Zellen wurden gentechnisch verändert, um ihnen die Integration in die fremde Umgebung zu erleichtern, indem die Expression zweier überlebensfördernder Gene erhöht wurde.

Die Forscher implantierten über 1800 dieser hybriden Mensch-Schwein-Embryonen in den Fortpflanzungstrakt von 13 Sauen. Sie nur ließ die Embryonen 25 bis 28 Tage lang wachsen, bevor sie aus ethischen Gründen entnommen und analysiert wurden, einschließlich der Möglichkeit, Schweine mit menschenähnlichen Gehirnen zu züchten, wenn sich die menschlichen Zellen über die Nieren hinaus ausbreiten.

Nur fünf der Embryonen wurden erfolgreich implantiert, aber sie konnten frühe Nierenstrukturen entwickeln, darunter Miniaturkanälchen, die zu 50 bis 65 Prozent aus menschlichen Zellen und dem Rest aus Schweinezellen bestanden.

„Dies ist eine sehr wichtige Studie“, sagt Jun Wu vom Southwestern Medical Center der University of Texas. Wu und sein Team meldeten 2017 die Schaffung der ersten menschlichen Schweinembryonen, konnten jedoch nur einen sehr kleinen Teil menschlicher Zellen einbauen, die sich nicht zu Organen zusammenfügten.

Esteban und seine Kollegen verfolgten, wohin die menschlichen Zellen in ihren Schweinembryos gelangten, indem sie sie mit einem roten Fluoreszenzmarker markierten. Sie fanden heraus, dass nur sehr wenige davon in das frühe Zentralnervensystem oder andere Organe gelangten, was laut Wu beruhigend ist.

Die Forscher haben jetzt von der Ethikkommission ihres Instituts die Genehmigung erhalten, solche menschlichen Schweinembryonen bis zu 35 Tage lang entwickeln zu lassen, um zu sehen, ob die humanisierten Nieren weiterhin richtig reifen und um sicherzustellen, dass nur wenige menschliche Zellen in andere Organe gelangen. „Wir werden Schritt für Schritt voranschreiten, bis die volle Amtszeit erreicht ist [of gestation]“, sagt Esteban. Sie prüfen auch die Züchtung anderer menschlicher Organe wie Herz und Leber bei Schweinen, sagt er.

Abgesehen von diesem Ansatz arbeiten andere Gruppen an Möglichkeiten, nur Schweineorgane für die Transplantation in Menschen zu verwenden. Am 14. Juli beispielsweise transplantierten Chirurgen der NYU Langone Health erfolgreich eine Schweineniere in einen hirntoten Mann. Die Niere stammte von einem Tier, bei dem ein einzelnes Gen ausgeschaltet war, damit seine Organe beim menschlichen Empfänger keine Immunreaktion auslösten. Ein Sprecher von NYU Langone Health sagte Neuer Wissenschaftler dass die Niere des Mannes auch fast zwei Monate später noch einwandfrei funktioniert.

Wu glaubt, dass eine Kombination dieser beiden Ansätze – die Züchtung meist menschlicher Nieren bei Schweinen und das Ausschalten von Genen, die Immunreaktionen auslösen könnten – am Ende am besten funktionieren könnte.