Chronische Lebererkrankung: Wie könnte Regenerative Medizin helfen?

Chronische Lebererkrankung ist die fünfthäufigste Todesursache in der EU. Sobald der Leber ernsthafte Schäden zugefügt wurde,verliert sie die Fähigkeit sich selbst zu reparieren und dies ist ein lebensbedrohendes Problem. Die einzig verfügbare Behandlungsmöglichkeit zur Zeit ist eine Lebertransplantation. Könnte Regenerative Medizin helfen?

Die Leber ist das einzige innere Organ des menschlichen Körpers, das sich nach einer Schädigung selbst regenerieren kann.

Bei der chronischen Lebererkrankung führt die Schädigung der Leber über einen längeren Zeitraum zu einer verstärkten Narbenbildung. Dieses vernarbte Gewebe schränkt die Funktions- und Regenerationsfähigkeit der Leber ein. Die chronische Lebererkrankung ist die fünfhäufigste Todesursache in der EU. Die einzig verfügbare Behandlungsmöglichkeit zur Zeit ist eine Lebertransplantation.

Forscher haben embryonale Stammzellen und induzierte pluripotente Stammzellen erfolgreich für die Herstellung neuer Leberzellen im Labor eingesetzt. Vielleicht könnte dies in Zukunft eine Behandlungsoption für die Lebererkrankung sein.

Die Forscher möchten verstehen, wie Stammzellen in der Leber in der Lage sind, Lebergewebe zu regenerieren. Möglicherweise können so Therapien entwickelt werden, die sich die natürliche Fähigkeit der Leberstammzellen zur Regeneration der Leber zunutze machen.

Behandlungen mit pluripotenten Stammzellen zur Bildung neuer Leberzellen, die dann in die Leber transplantiert werden, befinden sich derzeit im Erforschungs- und Entwicklungsstadium. Doch es ist noch mehr Arbeit nötig, um sicherzustellen, dass die so gezüchteten Leberzellen sicher und zuverlässig sind.

In Studien wird auch erforscht, ob Stammzellen aus dem patienteneigenen Knochenmark ebenfalls zur Gewinnung von Zellen genutzt werden können, die Narbengewebe aus der geschädigten Leber entfernen.

Bei Lebertransplantationen müssen die Patienten Immunsuppressiva nehmen, um eine Abstoßung des Transplantats zu verhindern. Die Forscher suchen nach neuen Wegen, um Transplantate aller Art resistenter gegenüber einer Immunabstoßung zu machen.

Viele Stammzelltherapien könnten potenziell das Problem der Immunabstoßung umgehen, doch es ist noch viel Arbeit nötig, um sicherzustellen, dass Stammzelltherapien und insbesondere Therapien mit pluripotenten Stammzellen zuverlässige und berechenbare Leberzellen hervorbringen, die sicher und in ausreichend großen Mengen transplantiert werden können.

LiverDie Leber ist das größte Organ des menschlichen Körpers. Sie hat viele Aufgaben, u.a. entfernt sie Giftstoffe vom Blut, hilft bei der Verdauung von Nahrung und bekämpft Infektionen. Sie ist das einzige Organ des Körpers welches sich nach Schädigung selbst regenerieren kann.

A piece of mouse liver containing hepatocytes and oval cells
Ein Stück Mausleber welches Hepatozyten und Ovalzellen enthält. Es wird vermutet, dass Ovalzellen die Stammzellen der Leber sind. Sie scheinen nur unter bestimmten Umständen aktiv zu werden, zum Beispiel wenn Hepatozyten Schäden nicht reparieren können.

Die Zellen, welche die Arbeit in der Leber ausführen, heißen Hepatozyten. Jede Hepatozyte lebt im Schnitt zwischen 200 und 300 Tagen. Hepatozyten in einer gesunden Leber können sich teilen, um Kopien von sich selbst zu erstellen. Das bedeutet, dass sie Zellen die sterben ersetzen und sogar bestimmte Arten von Schäden reparieren können. Wenn die Leber schwer beschädigt ist, gibt es eine andere Art von Leberzelle, die zur Rettung kommen kann: diese Zellen heißen Ovalzellen. Es wir vermutet, dass die Ovalzellen die leberansässigen Stammzellen sind und das Potential haben, neue Hepatozyten zu bilden. Wissenschaftler sind allerdings noch dabei zu erforschen, was genau Ovalzellen überhaupt sind, wie sie funktionieren und wie wir sie dazu bringen können Hepatozyten effizienter zu produzieren.

In chronischer Lebererkrankung (auch Leber-Zirrhose genannt) finden signifikante Schäden der Leber über einen längeren Zeitraum statt. Der normale Reparaturprozess ist beeinträchtigt und Narben bilden sich in der Leber. Die einzige derzeitige Behandlungsmöglichkeit für Patienten mit chronischer Lebererkrankung ist eine Organtransplantation. Transplantationen sind kostspielig, zudem gibt es nicht genügend Organspender um alle Patienten zu behandeln. Deshalb müssen alternative Therapien für Patienten mit Leber-Zirrhose gefunden werden. 

A piece of diseased mouse liver
Ein Stück erkrankter Mausleber; rote Färbung kennzeichnet Narbenbildung

 

Auf lange Sicht könnten Stammzellen neue Behandlungsmöglichkeiten für chronische Lebererkrankungen aufbieten:

  1. Forscher arbeiten daran, Leberstammzellen genauer zu identifizieren und zu verstehen, wie sie verwendet werden könnten um Patienten zu behandeln.
  2. Embryonale Stammzellen oder induziert pluripotente Stammzellen könnten verwendet werden, um neue Hepatozyten im Labor herzustellen für Patienten, deren Leber nicht länger regenerationsfähig ist. Allerdings gibt es noch einige grundlegende Fragen die beantwortet werden müssen bevor diese Behandlungsmöglichkeit entwickelt werden kann. Zum Beispiel wird es wichtig sein herauszufinden, welche molekularen Botenstoffe von Stammzellen benötigt werden, um Hepatozyten zu bilden.

Hepatocyte-like cells grown from human embryonic stem cells
Hepatozyten-ähnliche Zellen welche von humanen embryonalen Stammzellen gewonnen wurden

 

Ein weiterer Weg zu neuen Behandlungsmöglichkeiten könnte die Nutzung von Zellen zur Reparatur von beschädigtem Lebergewebe sein, welche vom Knochenmark des Patienten gewonnen wurden. Diese Zellen heißen Makrophagen. Unter normalen Bedingungen können Makrophagen keine neuen Leberzellen herstellen und Wissenschaftler verstehen noch nicht genau, wie diese der Leber helfen. Allerdings wurden Makrophagen bereits in Mäusen mit beschädigter Leber getestet und erste Ergebnisse sind vielversprechend. Im Labor:

  • werden Knochenmarkszellen vom Oberschenkelknochen einer Maus gewonnen.
  • Das Knochenmark enthält eine Mischung unterschiedlicher Zellen. Die isolierten Zellen werden unter sorgfältig kontrollierten Bedingungen gezüchtet um viele Makrophagen herzustellen.
  • Die Makrophagen werden in die erkrankte Leber der Maus transplantiert.
  • Die Makrophagen haben eine förderliche Rolle in der Regeneration von Lebergewebe und der Umkehrung von Narbenbildung in der Leber. Wenn die Narbenbildung reduziert wird, ist die Leber imstande besser zu arbeiten.

Mouse macrophage cells grown from bone marrow
Makrophagenzellen einer Maus welche von Knochenmark gezüchtet werden

Ein wichtiges Ziel der Forschung ist nun zu verstehen, was die Makrophagenzellen in der Leber tun. Dies ist ein notwendiger Schritt bevor eine Therapie für Patienten entwickelt werden kann. Forscher versuchen diese Frage zu beantworten und hoffen, dass die ersten klinischen Studien zur Prüfung der Sicherheit einer Makrophagen-basierten Behandlung in den nächsten 5 Jahren beginnen können. Es gibt noch einiges zu tun, wenn allerdings solch eine Therapie entwickelt werden kann, wird sie einen wichtigen Vorteil haben: Makrophagenzellen würden vom Knochenmark oder Blut des Patienten gezüchtet werden und sollten deshalb nicht vom Immunsystem abgestoßen werden, wie es zuweilen bei Organtransplantationen geschieht.

Die Forschung arbeitet aktuell daran, ein besseres Verständnis der gesunden Leber zu erhalten und wie neue Zelltherapien funtionieren könnten. Wissenschaftler entwickeln zudem effektivere Methoden, um große Mengen Leberzellen (Hepatozyten) von embryonalen Stammzellen oder induziert pluripotenten Stammzellen im Labor zu züchten. Diese Forschung ist nicht nur nützlich für potentielle Therapieansätze. In Kürze Laufzeit werden Labor-gezüchtete Hepatozyten wahrscheinlich auch eine wichtige Rolle in der Entwicklung von neuen Medikamenten und künstlichen Lebergeräten spielen.

Dieses Factsheet wurde von Caroline Pope erstellt und von David HayDavid Tosh und Clare Blackburn überprüft. Übersetzung ins Deutsche von Christoph Budjan.
Bilder von Caroline Pope,  David Hay und Luke Bolter.


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