Darmgewebe aus dem Labor: 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. Den Forschern zufolge eröffnen diese Ergebnisse ganz neue Möglichkeiten für die Erforschung von Darmkrankheiten, die Erprobung von Medikamenten bis hin zur Herstellung von körpereigenem Darmgewebe für Transplantationen.
Für ihre Studie nutzten die Forscher die Eigenschaften sogenannter pluripotenter Stammzellen. Diese haben sich noch nicht spezialisiert, sich also noch nicht zu bestimmten Körperzellen, wie beispielsweise Haut-, Nerven- oder Darmzellen umgewandelt. Sie können noch alle der mehr als 200 unterschiedlichen Zelltypen des menschlichen Körpers bilden – diese Fähigkeit wird als Pluripotenz bezeichnet. Die Forscher nutzten zwei unterschiedliche Formen dieser Stammzellen: embryonale Stammzellen, die natürlicherweise pluripotent sind und sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen, die sie aus umprogrammierten Hautzellen erzeugt hatten. Diese Form der Stammzellen bietet den Vorteil, dass sie vom Patienten selbst gewonnen werden können. Sie tragen folglich sein Erbgut und bleiben so bei eventuellen Transplantationen von Abstoßungsreaktionen verschont. Zudem sind sie ethisch weniger umstritten.
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 seien für die Umwandlung der Stammzellen in Darmgewebe etwa 28 Tage nötig, sagen die Forscher.
In weiteren Untersuchungen wollen die Forscher nun testen, ob das im Labor erzeugte Darmgewebe sich für Transplantationen eignet, um letztendlich 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 in dem künstlich erzeugten Darmgewebe ein zukünftiges Testsystem, beispielsweise bei der Erforschung verschiedener Darmerkrankungen. Außerdem ließen sich so auch die Eigenschaften von Medikamenten erproben, um deren Aufnahme über den Darm zu verbessern.
Jason Spence (Cincinnati Children?s Hospital Medical) et. al.: Nature, Onlinevorabveröffentlichung, doi:10.1038/nature09691 dapd/wissenschaft.de ? Martin Vieweg
