Von Nephronen lernen: Wie Forscher künstliches Nierengewebe für CKD heilen könnten

BerlinChronische Nierenerkrankungen (CKD) sind ein gravierendes Gesundheitsproblem, das weltweit über 850 Millionen Menschen betrifft, darunter etwa jeder siebte Amerikaner. Sie sind schwer frühzeitig zu erkennen und derzeit nicht heilbar. Mit dem Fortschreiten der Erkrankung bleiben nur noch wenige Behandlungsoptionen wie Dialyse oder Nierentransplantation, die beide kostspielig sind und Nachteile mit sich bringen. Zudem wächst die Besorgnis, dass in Zukunft nicht genügend Spendernieren für alle Bedürftigen verfügbar sein könnten. Forscher wie Alex Hughes und sein Team an der Penn Engineering und Penn Medicine arbeiten an innovativen Lösungen, um dieses Problem anzugehen.

Das Hughes-Labor ist dabei, Nierengewebe von Grund auf zu entwickeln. Dafür müssen sie verstehen, wie Nieren entstehen. Nieren wachsen auf besondere Weise im Vergleich zu anderen Organen. Sie bilden verzweigte Tubuli, und dieser Vorgang variiert stark zwischen Individuen. Folglich kann die Anzahl der Nephrone, also der funktionalen Einheiten, erheblich schwanken, was das Risiko, an chronischer Nierenkrankheit (CKD) zu erkranken, beeinflussen könnte.

Das Team von Hughes erzielte bedeutende Ergebnisse.

Mechanische Spannungswellen in sich entwickelnden Nieren könnten die Bildung von Nephronen lenken. Häufig fehlt es Organoiden an der räumlichen Organisation, die für eine ordnungsgemäße Nierenfunktion notwendig ist. Optimale Zellverhältnisse könnten zu künstlichem Nierengewebe führen, das lebensechter ist.

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Hughes und sein Team erforschen mechanische Druckwellen bei der Nierenentwicklung, um diesen Prozess im Labor nachzubilden. Indem sie das natürliche Wachstum von Nieren kopieren, wollen sie funktionierende künstliche Nierengewebe schaffen. Dieses Fortschritt könnte eine neue Behandlungsmöglichkeit darstellen, den Bedarf an Dialyse senken und den Druck auf Nierentransplantationen verringern.

Forscher arbeiten daran, Organoide zu entwickeln, bei denen es sich um Zellgruppen handelt, die versuchen, natürliches Nierengewebe nachzuahmen. Derzeit haben diese Organoide jedoch nicht die richtige Struktur, was dazu führt, dass das Gewebe nicht richtig funktioniert. Durch die Anpassung der Anteile verschiedener Stammzelltypen hat das Team das beste Verhältnis zur Bildung von Tubuli entdeckt. Diese Methode hilft dabei, Organoide mit vorhersehbaren Ergebnissen zu gestalten, was einen wichtigen Schritt in Richtung ihrer zukünftigen Anwendung in der Medizin darstellt.

Nieren im Labor zu züchten könnte entscheidend für Menschen mit chronischer Nierenerkrankung (CKD) sein. Gelingt diese Forschung, könnten neue Behandlungsmöglichkeiten entstehen, die vielen Patienten helfen, die auf Dialyse angewiesen sind oder auf eine Nierenspende warten. Die Forschung von Hughes geht auf einen dringenden medizinischen Bedarf ein und eröffnet neue Chancen in der regenerativen Medizin.