Ihnen gelingt die erste Transplantation von mit menschlichen Organoiden modifizierten Nieren auf Schweine.

Einem Team spanischer Wissenschaftler ist es erstmals gelungen, menschliche Nierenorganoide herzustellen, diese außerhalb des Körpers des Tieres mit Schweinenieren zu kombinieren und sie dann lebensfähig in das Tier zurückzuverpflanzen, ohne dass dabei Schäden oder Toxizität festgestellt wurden.

Nierenorganoide besitzen eine dreidimensionale Struktur, sind aber auf wenige Mikrometer verkleinert und werden im Labor aus menschlichen Stammzellen gezüchtet. Obwohl sie kein vollständiges Organ darstellen, bilden sie viele seiner Strukturen und Hauptfunktionen nach und ermöglichen es Forschern, die Nierenentwicklung zu untersuchen und neue Medikamente zu testen. Zukünftig könnten sie zur Reparatur von geschädigtem Nierengewebe oder zur Verbesserung von Transplantationsorganen eingesetzt werden.

Die von der Forscherin Núria Montserrat geleitete Studie stellt einen Meilenstein auf dem Gebiet der regenerativen und personalisierten Medizin dar, da sie die Grundlage für den Einsatz von aus menschlichen Stammzellen gewonnenen Nierenorganoiden für die Zelltherapie in klinischen Studien schafft.

Dies ist das erste Mal, dass menschliche Nierenorganoide erfolgreich mit lebenden Schweinenieren kombiniert wurden. Die Schweinenieren wurden an normotherme Perfusionsgeräte angeschlossen, die üblicherweise in Operationssälen eingesetzt werden, um sie am Leben zu erhalten und mit Sauerstoff zu versorgen. Den Forschern gelang es, die menschlichen Organoide in die Schweinenieren einzusetzen und deren Integration und Funktion in Echtzeit zu überwachen.

Die Transplantation wurde durch die Beteiligung zahlreicher Forschungszentren in mehreren Ländern ermöglicht, unter der Leitung des Instituts für Bioengineering Kataloniens (IBEC) in Zusammenarbeit mit dem Biomedizinischen Forschungsinstitut A Coruña (INIBIC), der Nationalen Transplantationsorganisation (ONT) und dem Carlos-III-Gesundheitsinstitut. Die Ergebnisse der Arbeit wurden heute in der Fachzeitschrift Nature Biomedical Engineering veröffentlicht.

Ziel: Die Anzahl der lebensfähigen Organe zu erhöhen

„Unsere Forschung zeigt, dass die Kombination von Organoidtechnologien mit Ex-vivo-Perfusion zelluläre Eingriffe unter vollständig kontrollierten Bedingungen ermöglicht“, erklärte Núria Montserrat in einer vom IBEC veröffentlichten Mitteilung. Langfristiges Ziel ist die Regeneration oder Reparatur eines Organs vor der Transplantation . Dies könnte die Wartezeiten für chronisch kranke Patienten verkürzen und die Anzahl der für Transplantationen verfügbaren Spenderorgane erhöhen.

Die Studie beschreibt erstmals eine systematische und skalierbare Methode zur Herstellung Tausender menschlicher Nierenorganoide mithilfe von Mikroaggregationstechniken und Gentechnik. Die Forscher weisen darauf hin, dass diese Methodik ein zukünftiges klinisches Szenario eröffnet, in dem für eine Transplantation bestimmte Organe vor der Implantation behandelt und konditioniert werden können.

Das Forschungsteam beobachtete, dass die menschlichen Organoide 24 und 48 Stunden nach der Transplantation in das Schweinenierengewebe integriert blieben , ihre Lebensfähigkeit beibehielten und keine signifikante Immunreaktion auslösten. Darüber hinaus funktionierte die transplantierte Niere weiterhin normal, ohne dass Anzeichen von Schäden oder Toxizität festgestellt wurden.

Drogen aufspüren und Krankheiten erforschen

Die Forscherin Elena Garreta, Mitautorin der Studie, betonte, dass trotz des großen klinischen Potenzials von Organoiden eine der größten Herausforderungen bei der Anwendung dieser Technologie für reale medizinische Behandlungen darin bestehe, sie in skalierbarer, einheitlicher und kostengünstiger Weise herzustellen.

„Mit unserer neuen Methode können wir nun Tausende von Nierenorganoiden unter kontrollierten Bedingungen und in kurzer Zeit mit großer Präzision und ohne die Notwendigkeit komplexer Komponenten erzeugen, was die Tür für Anwendungen wie die Arzneimittelerkennung oder die Erforschung von Krankheiten öffnet“, sagte der Forscher.

Die Direktorin der Nationalen Transplantationsorganisation, Beatriz Domínguez-Gil González, betonte, dass sich die Arbeit zwar noch in der präklinischen Phase befinde, aber einen sehr wichtigen Schritt in der Entwicklung neuer Strategien der regenerativen Medizin darstelle. Sie merkte an, dass eine Anwendung am Menschen zwar noch einige Zeit in Anspruch nehmen werde, „wir uns aber eine Zukunft vorstellen können, in der menschliche Organoide es uns ermöglichen, beschädigte Organe zu reparieren oder zu regenerieren.“

Dies könnte langfristig den Bedarf an Transplantationen verringern und die Verfügbarkeit von funktionsfähigen Organen für den klinischen Einsatz erhöhen , erklärte der Direktor des ONT. Er fügte hinzu, dass, wenn die bewährte Technologie ihre Wirksamkeit und Sicherheit in allen Phasen unter Beweis stelle, „sie den Weg für die Regeneration von Organen vor deren Transplantation ebnen könnte“.

Laut Daten des Globalen Observatoriums für Organspende und Transplantation wurden im Jahr 2024 weltweit 173.448 Organtransplantationen durchgeführt (Daten aus 92 Ländern). Die WHO schätzt jedoch, dass diese Zahl kaum 10 % des weltweiten Transplantationsbedarfs deckt, der aufgrund der Zunahme chronischer nicht übertragbarer Krankheiten weiter wächst.