Das neue menschliche Lebermodell des MIT zeigt, wie sie sich regeneriert, und gibt Patienten Hoffnung, Transplantationen zu vermeiden

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Massachusetts Institute of Technology (MIT)entwickelten Ingenieure ein neues Lebergewebemodell, um die Stadien der Leberregeneration aufzudecken, in der Hoffnung, Menschen mit Lebererkrankungen zu helfen, laut einer neuen Studie, die in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde. Die Forscher sagten, dass durch die Suche nach einem wirksamen Weg, die Leber zu stimulieren, sich selbst zu regenerieren, einige Lebertransplantationen möglicherweise vermieden werden könnten und es einer gespendeten Leber helfen könnte, nach der Transplantation zu wachsen, so eine Medienmitteilung des MIT.

Leberexperten sagten gegenüber Fox News, dass die meisten Patienten, die eine Lebertransplantation benötigen, häufig solche sind, bei denen chronische Krankheiten wie Virushepatitis, primäre biliäre Cholangitis (PBC), Krebs oder Fettleber diagnostiziert wurden. Die Forscher hoffen, dass Ärzte mehr Möglichkeiten zur Behandlung chronischer Lebererkrankungen haben, wenn sie lernen, wie sie die regenerativen Eigenschaften der Leber nutzen können.

Ein Blick auf den Campus des Massachusetts Institute of Technology am 08. Juli 2020 in Cambridge, Massachusetts.
(Maddie Meyer/Getty Images)

Selbst wenn 70 % der Leber entfernt werden, kann das verbleibende Gewebe laut MIT innerhalb von Monaten wieder zu seiner vollen Größe nachwachsen. Meredith Stone ist eine 50-jährige medizinische Fachkraft, bei der primär biliäre Cholangitis diagnostiziert wurde, eine Autoimmunerkrankung, die die Gallengänge der Leber angreift und die Leber schädigt. Stone war nicht Teil der Studie, teilte aber mit, dass sie jetzt an Leberzirrhose leide, obwohl sie seit über 20 Jahren keinen Alkohol trinke. Stone sagte gegenüber Fox News, dass sie derzeit nehme Medikamente wie Ocaliva und Ursodiale in der Hoffnung, das Fortschreiten der Krankheit zu verlangsamen und eine Lebertransplantation zu verhindern.

„Ich habe von dieser Studie gehört und gebetet, dass diese Forscher einen Weg finden können, der Leber bei der Regeneration zu helfen. Stone fügte hinzu: „Es wird nicht viel Forschung zu PBC betrieben, und ich hoffe nur, dass sie einen Weg finden, meiner Leber bei der Regeneration zu helfen, ebenso wie anderen Menschen, die mit verheerenden Lebererkrankungen zu kämpfen haben.“

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NEUE STUDIE GIBT HOFFNUNG FÜR DIE BEHANDLUNG VON PBC, DER STILLEN LEBERKRANKHEIT

Forscher haben Studien an Mäusen verwendet, um die Regenerationswege zu verstehen, die nach einer Leberverletzung oder -erkrankung auftreten. Dem Bericht zufolge ist ein Schlüsselfaktor die wechselseitige Beziehung zwischen Zellen, die in der Leber gefunden werden, Hepatozyten genannt, und den Zellen, die Blutgefäße auskleiden, Endothelzellen genannt. Die Forscher erklärten, dass Hepatozyten Faktoren produzieren, die bei der Entwicklung von Blutgefäßen helfen, und Endothelzellen Wachstumsfaktoren erzeugen, die Hepatozyten bei der Proliferation helfen. Die Forscher sagten auch, dass frühere Studien an Mäusen ergaben, dass der Blutfluss eine weitere Komponente bei der Anregung der Regeneration der Leber ist.

3D-Darstellung der Anatomie der menschlichen Körperorgane (Leber)

3D-Darstellung der Anatomie der menschlichen Körperorgane (Leber)
(LAGER)

Die MIT-Forscher wollten Leberregenerationsinteraktionen modellieren, also taten sie sich mit Christopher Chen, MD, PhD, dem William F. Warren Distinguished Professor of Biomedical Engineering an der Boston University, zusammen, der mikrofluidische Geräte mit Kanälen entwickelt, die wie Blutgefäße wirken.

Die Forscher züchteten Blutgefäße entlang eines dieser mikrofluidischen Kanäle und fügten dann Aggregate hinzu, die von entnommenen Leberzellen stammen menschliche Organspender.

Sie entwickelten einen Chip, der so konzipiert ist, dass Moleküle wie Wachstumsfaktoren zwischen den Blutgefäßen und den Leber-Sphäroiden fließen können, heißt es in der Mitteilung. Dieses Design ermöglichte es den Forschern, Gene bestimmter Zelltypen auszuschalten und zu sehen, wie sich dies auf den gesamten Regenerationsprozess auswirkt.

Sangeeta Bhatia, Mitglied des Koch-Instituts für Integrative Krebsforschung und des Instituts für Medizintechnik und Wissenschaft des MIT, sagte in der Pressemitteilung: „Seit Jahren identifizieren Menschen verschiedene Gene, die an der Leberregeneration von Mäusen beteiligt zu sein scheinen, und einige von ihnen scheinen beim Menschen wichtig zu sein, aber sie haben es nie geschafft, alle Hinweise herauszufinden, die menschliche Leberzellen zur Vermehrung bringen.”

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Dieses “Regeneration-on-a-Chip”-Modell zeigte, dass ein erhöhter Flüssigkeitsfluss allein die Leberzellen nicht dazu anregte, mit der Teilung zu beginnen, die Teil des Zyklus ist, der an der Leberregeneration beteiligt ist. Sie fanden jedoch heraus, dass die Leberzellen in den Teilungszyklus eintraten, wenn sie auch ein Entzündungssignal lieferten, das als Zytokin IL-1-beta bezeichnet wird, heißt es in der Pressemitteilung.

Die Forscher blockierten auch ein Gen in den Endothelzellen, das für die Produktion von Prostaglandin E2 (PGE2) verantwortlich ist, einem Molekül, das auch an der Leberregeneration im Zebrafisch beteiligt ist. Indem sie das Gen in diesen Zellen blockierten, konnten sie dem Bericht zufolge zeigen, dass dieses Molekül die menschlichen Leberzellen dazu anregt, in den Zellteilungszyklus einzutreten.

Lebertransplantation Chirurgen während einer Lebertransplantation.

Lebertransplantation Chirurgen während einer Lebertransplantation.
(Analog)

Das Team plant zu erkunden einige andere Wachstumsfaktoren und Moleküle, die bei der Leberregeneration nach ihrem Vorbild produziert werden. Sie hoffen auch, die Signale zu finden, die der Leber sagen, wann sie aufhören soll, sich zu regenerieren.

„Im Moment, wenn Patienten mit Leberversagen kommen, müssen Sie sie transplantieren, weil Sie nicht wissen, ob sie sich von selbst erholen werden. Aber wenn wir wüssten, wer eine robuste regenerative Reaktion hat, und ob wir es nur brauchen sie für eine Weile zu stabilisieren, könnten wir diesen Patienten eine Transplantation ersparen”, sagte Bhatia in der Mitteilung des MIT.

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Bhatia hofft, dass das Forscherteam Moleküle nutzen kann, um Patienten mit Leberversagen zu behandeln. Die Forscher sagten auch, dass eine andere Möglichkeit darin besteht, dass Ärzte möglicherweise Biomarker verwenden könnten, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass die Leber eines Patienten von selbst nachwächst.

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