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Wissenschaftler züchten menschliches Darmgewebe

Erfolg in der Stammzellforschung: US-Wissenschaftler haben zum ersten Mal ein menschliches Darmgewebe im Labor hergestellt. Dies könnte eines Tages bei Transplantationen ebenso helfen wie bei der Erprobung von Medikamenten.

US-Forschern ist es erstmals gelungen, aus menschlichen Stammzellen komplexe Gewebestrukturen entstehen zu lassen. Bisher hatte die Programmierung der noch unspezialisierten Zellen nur neue Zelltypen hervorgebracht, nicht aber vielschichtige Organgefüge. Als Ausgangsmaterial für die Zucht des Darmgewebes erwiesen sich sowohl embryonale Stammzellen als auch zu Stammzellen umgewandelte Hautzellen als geeignet.

"In dieser Studie wurde erstmals gezeigt, dass pluripotente Stammzellen in einer Petrischale dazu gebracht werden können, dreidimensionales menschliches Gewebe zu bilden, das in seiner Zusammensetzung dem Darmgewebe ähnelt", sagt James Wells vom Cincinnati Children's Hospital Medical Center. Den Wissenschaftlern zufolge eröffnen diese Ergebnisse ganz neue Möglichkeiten für die Erforschung von Darmkrankheiten, die Erprobung von Medikamenten sowie die Herstellung von körpereigenem Darmgewebe für Transplantationen. Die Ergebnisse der Studie sind im Fachmagazin "Nature" veröffentlicht.

Noch nicht spezialisierte Alleskönner

Für ihre Studie nutzten die Forscher die Eigenschaften sogenannter pluripotenter Stammzellen. Diese haben sich noch nicht spezialisiert, also noch nicht in bestimmte Körperzellen wie beispielsweise Haut-, Nerven- oder Darmzellen umgewandelt. Sie können daher noch alle der mehr als 200 unterschiedlichen Zelltypen des menschlichen Körpers bilden - diese Fähigkeit wird als Pluripotenz bezeichnet.

Die Forscher verwendeten zwei unterschiedliche Formen dieser Stammzellen: embryonale Stammzellen, die natürlicherweise pluripotent sind, und iPS-Zellen (induzierte pluripotente Stammzellen), die sie aus umprogrammierten Hautzellen erzeugt hatten. Letztere Form bietet den Vorteil, dass sie vom Patienten selbst gewonnen werden kann. Solche Stammzellen tragen folglich das Erbgut des Betroffenen und bleiben so bei eventuellen Transplantationen von Abstoßungsreaktionen verschont. Zudem sind sie ethisch weniger umstritten als embryonale Stammzellen. Werden bei der Reprogrammierung Viren oder fremde Gene eingesetzt, besteht allerdings die Gefahr, dass die Zelle entartet und sich Krebs entwickelt. Mittlerweile ist es Forschern aber auch schon gelungen, Hautzellen ohne Hilfe von Viren wieder in Stammzellen umzuwandeln und die genutzten Gene im Nachhinein wieder zu entfernen.

Umwandlung nach 28 Tagen

Um die Stammzellen in Darmzellen umzuwandeln, imitierten die Forscher Bedingungen, wie sie auch bei der embryonalen Entwicklung von Darmgewebe herrschen. So kristallisierten sich Strategien heraus, mit denen die Wissenschaftler alle Stadien bei diesem Ablauf auslösen konnten. Am Ende dieser Versuchsreihen hatten beide Typen von Stammzellen unter den Laborbedingungen Strukturen gebildet, die der menschlichen Darmschleimhaut entsprechen. Dabei übernahmen die Zellen auch alle unterschiedlichen Funktionen innerhalb dieses komplexen Zellgefüges. Insgesamt waren für die Umwandlung der Stammzellen in Darmgewebe etwa 28 Tage nötig, berichten die Forscher.

In weiteren Untersuchungen will das Team nun testen, ob das im Labor erzeugte Darmgewebe sich für Transplantationen eignet, um Erkrankungen wie das Kurzdarmsyndrom behandeln zu können. Dieses Krankheitsbild entsteht durch die operative Entfernung oder das angeborene Fehlen großer Teile des Dünndarms. Hier könnten Transplantationen mit körpereigenem Darmgewebe helfen. Darüber hinaus sehen die Forscher das künstlich erzeugte Darmgewebe als zukünftiges Testsystem, beispielsweise für die Erforschung verschiedener Darmerkrankungen. Außerdem ließen sich daran auch die Eigenschaften von Medikamenten erproben, um deren Aufnahme über den Darm zu verbessern.

lea/DAPD/dapd

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