Von induzierten Stammzellen zum komplexen Organ
Der entscheidende Durchbruch könnte nun jedoch Takagi, Tsuji und ihren Kollegen gelungen sein. “Mit einer neuen Technik haben wir erstmals Haut gezüchtet, die die volle Funktion des normalen Gewebes repliziert”, erklärt Tsuji. Für ihre Studie entnahmen die Forscher zunächst Zellen aus dem Zahnfleisch von Mäusen und versetzten diese durch Reprogrammierung wieder in den undifferenzierten Zustand. Diese induzierten Stammzellen züchteten sie in Kultur, bis Zellklumpen aus verschiedenen Gewebetypen entstanden. Einige dieser Zellklümpchen pflanzten die Wissenschaftler dann Mäusen mit blockiertem Immunsystem unter die Haut, die dadurch die fremden Zellen nicht abstoßen konnten. Gleichzeitig setzten sie diesen Implantaten den Wachstumsfaktor Wnt10b zu, von dem bekannt ist, dass er die Bildung von Follikeln und anderen Hautorganen stimuliert. Dieser Schritt führte dazu, dass sich die Zellklumpen zu kompletten Geweben ausdifferenzierten, darunter auch kompletten Epithelien.
Um zu testen, ob dieses Integument lebensfähig und transplantierbar ist, übertrugen die Forscher Stücke dieser neuen Haut mit jeweils 10 bis 20 Follikeln auf den Rücken adulter Nacktmäuse. Das Ergebnis: Die künstliche Haut wuchs nicht nur problemlos an, es bildeten sich auch Verbindungen zu den Nerven und Blutgefäßen in den umgebenden und tieferen Gewebeschichten der Mäuse. “Nervenfasern hatten korrekte Verbindungen mit den gezüchteten Haarfollikeln aufgebaut und auch Muskelfasern waren eingewachsen”, so Takagi und seine Kollegen. Schon nach kurzer Zeit wuchsen den nackten Mäusen aus diesen implantierten Hautstücken schwarze Haare, die sich wie beim normalen Fell aufstellten. “Die Implantate waren vollkommen funktionstüchtig und beinhalteten Follikel und Schweißdrüsen, die mit den umgebenden Geweben verbunden waren”, so die Forscher. Zudem zeigten sich auch drei Monate nach der Implantation keine Tumore oder anderen Wucherungen. Und noch ein positives Ergebnis hatten die Experimente: Je nach Dosierung des Wachstumsfaktors Wnt10b konnten die Wissenschaftler beeinflussen, wie viele Haarfollikel in den gezüchteten Hautstücken entstanden.
Nach Ansicht der Forscher sind diese Ergebnisse ein wichtiger Fortschritt in der technologischen Entwicklung von biotechnologisch erzeugten Integumentsystemen. “Diese Technologie wird neue regenerative Therapien für Patienten mit Verbrennungen, Narben oder Haarausfall möglich machen”, sagen die Wissenschaftler. Auch für Kosmetiktests ohne Tierversuche sei die auf diese Weise gezüchtete Haut gut geeignet. “Wir kommen dem Traum immer näher, ganze Organe für die Transplantation im Labor züchten zu können”, sagt Tsuji.
