Wenn die Leber gesund ist, baut sie allerlei Gifte ab und produziert wichtige Enzyme für den Stoffwechsel. Die Leber besteht aus unterschiedlichen Zellen, Gallengängen und Blutgefäßen. Um aus Stammzellen eine Leber zu erzeugen, reicht ein Zelltyp nicht aus. Das Team um Takanori Takebe von der Yokohama City Universität brauchte deshalb mehrere Zelltypen und wählte einfach die Zellen, die im Labor bereits vorhanden waren, und probierte sie aus.
"Wir haben einfach drei Zelltypen vermischt. Sie organisierten sich selbst in der Zellkultur und bildeten eine dreidimensionale Leberknospe."
Die späteren Leberzellen stammten ursprünglich aus der Haut eines Menschen. Die japanischen Forscher haben die Hautzellen reprogrammiert, sodass aus ihnen vielseitige Stammzellen wurden, sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen, kurz IPS-Zellen. Die IPS-Zellen erhielten dann Botenstoffe, die sie aufforderten, sich zu Leber-Vorläuferzellen weiter zu entwickeln.
Hinzu kamen zwei weitere Zelltypen aus menschlichem Gewebe. Zum einen waren es Vorläufer von Bindegewebszellen und zum anderen Endothelzellen, die das Innere von Blutgefäßen auskleiden.
Diese Zellmischung entwickelte sich im Labor wie von selbst zu kleinen runden Scheiben mit einem Durchmesser von etwa vier bis fünf Millimetern - etwas kleiner als die runden Papierscheiben, die ein Locher ausstanzt. Takanori Takebe nennt sie "Leberknospen".
"Die Leberknospen entsprechen einem sehr frühen Stadium der Embryonalentwicklung. Sie sind eine Vorstufe der Leber. Wir haben den natürlichen Entwicklungsprozess einer embryonalen Leber in der Zellkultur nachgeahmt."
Die "Leberknospen" haben die japanischen Forscher dann in Mäuse verpflanzt. Sie konnten beobachten, wie sich die Knospen weiter entwickelten. Das menschliche Lebergewebe trat in Kontakt mit den Blutgefäßen der Maus und nahm seine Arbeit auf.
"Nach der Transplantation der menschlichen Leberknospen zeigten sich in der Maus Leberfunktionen, die für Menschen typisch sind. Damit haben wir den Beweis erbracht, dass nach diesem Prinzip Menschen mit Leberversagen behandelt werden könnten."
Bisher haben die Forscher aus Yokohama die Leberknospen in den Hinterleib der Mäuse verpflanzt - direkt unter der Bauchdecke. Oder hinter einer durchsichtigen Plastikabdeckung in den Kopf der Tiere, um die Entwicklung der Knospen von außen beobachten zu können. Das entspricht noch nicht einer wirklichen Organtransplantation. Die soll im nächsten Schritt erprobt werden.
"Wir versuchen jetzt, die Leberknospen direkt in die Leber zu verpflanzen. Dazu werden wir sehr kleine Knospen aus Lebergewebe herstellen. Unsere Hoffnung ist, dass sie die Funktion einer defekten Leber zu 30 Prozent übernehmen können."
Für die Stammzellenforschung sind die Ergebnisse aus Japan ein wichtiger Erfolg. Bis zur ersten Transplantation von Leberknospen in Patienten wird es aber noch einige Jahre dauern. Mindestens zehn Jahre, schätzen die Wissenschaftler.
"Wir haben einfach drei Zelltypen vermischt. Sie organisierten sich selbst in der Zellkultur und bildeten eine dreidimensionale Leberknospe."
Die späteren Leberzellen stammten ursprünglich aus der Haut eines Menschen. Die japanischen Forscher haben die Hautzellen reprogrammiert, sodass aus ihnen vielseitige Stammzellen wurden, sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen, kurz IPS-Zellen. Die IPS-Zellen erhielten dann Botenstoffe, die sie aufforderten, sich zu Leber-Vorläuferzellen weiter zu entwickeln.
Hinzu kamen zwei weitere Zelltypen aus menschlichem Gewebe. Zum einen waren es Vorläufer von Bindegewebszellen und zum anderen Endothelzellen, die das Innere von Blutgefäßen auskleiden.
Diese Zellmischung entwickelte sich im Labor wie von selbst zu kleinen runden Scheiben mit einem Durchmesser von etwa vier bis fünf Millimetern - etwas kleiner als die runden Papierscheiben, die ein Locher ausstanzt. Takanori Takebe nennt sie "Leberknospen".
"Die Leberknospen entsprechen einem sehr frühen Stadium der Embryonalentwicklung. Sie sind eine Vorstufe der Leber. Wir haben den natürlichen Entwicklungsprozess einer embryonalen Leber in der Zellkultur nachgeahmt."
Die "Leberknospen" haben die japanischen Forscher dann in Mäuse verpflanzt. Sie konnten beobachten, wie sich die Knospen weiter entwickelten. Das menschliche Lebergewebe trat in Kontakt mit den Blutgefäßen der Maus und nahm seine Arbeit auf.
"Nach der Transplantation der menschlichen Leberknospen zeigten sich in der Maus Leberfunktionen, die für Menschen typisch sind. Damit haben wir den Beweis erbracht, dass nach diesem Prinzip Menschen mit Leberversagen behandelt werden könnten."
Bisher haben die Forscher aus Yokohama die Leberknospen in den Hinterleib der Mäuse verpflanzt - direkt unter der Bauchdecke. Oder hinter einer durchsichtigen Plastikabdeckung in den Kopf der Tiere, um die Entwicklung der Knospen von außen beobachten zu können. Das entspricht noch nicht einer wirklichen Organtransplantation. Die soll im nächsten Schritt erprobt werden.
"Wir versuchen jetzt, die Leberknospen direkt in die Leber zu verpflanzen. Dazu werden wir sehr kleine Knospen aus Lebergewebe herstellen. Unsere Hoffnung ist, dass sie die Funktion einer defekten Leber zu 30 Prozent übernehmen können."
Für die Stammzellenforschung sind die Ergebnisse aus Japan ein wichtiger Erfolg. Bis zur ersten Transplantation von Leberknospen in Patienten wird es aber noch einige Jahre dauern. Mindestens zehn Jahre, schätzen die Wissenschaftler.