Lab-geteelde nier getransplanteerd in ratten produceert urine

Amerikaanse wetenschappers hebben nieren laten groeien die rudimentaire urine produceren in het laboratorium en ook nadat ze in ratten zijn getransplanteerd. Ze hopen de aanpak te verfijnen, zodat het op een dag mogelijk is om menselijke nieren te laten groeien in het laboratorium dat werkt, evenals donornieren bij transplantatiepatiënten, maar zonder dat ze medicijnen moeten nemen om hun immuunsysteem te onderdrukken.
De unieke aanpak leidt niet tot een volledig nieuwe nier, maar ontdoet de cellen van de oude, mislukte nier, waardoor een 3D-honingraatsteiger van de juiste vorm overblijft, en vervolgens opnieuw gevuld met nier- en bloedvatencellen van de donor om een ??nieuwe, werkende nier te produceren .
Deze benadering is al gebruikt voor harten, longen en levers van bio-ingenieurs, maar nieren, die het bloed filteren om giftige afvalproducten te verwijderen voor eliminatie, zijn een van de meest complexe organen van het lichaam, en dit is de eerste keer dat wetenschappers met succes bio-ingenieur zijn een die werkt.
De nieuwe studie toont aan dat de in het laboratorium gekweekte nieren niet zo goed presteren als originele, gezonde nieren, maar met verfijning laat de aanpak veel belofte zien, zeggen de onderzoekers, die schrijven over hun werk in een paper dat deze week online is gepubliceerd in Natuurgeneeskunde.
Senior auteur Harald Ott, van het Center for Regenerative Medicine in het Massachusetts General Hospital in Boston, zegt in een verklaring:

De op het laboratorium gemaakte nier groeit in een orgaanbioreactor.
(foto van Ott Laboratory, Massachusetts General Hospital Center for Regenerative Medicine)"Wat uniek is aan deze benadering, is dat de architectuur van het inheemse orgel bewaard blijft, zodat het resulterende transplantaat getransplanteerd kan worden net als een donornier en verbonden met de vasculaire en urinaire systemen van de ontvanger."

"Als deze technologie kan worden geschaald naar transplantaten van menselijke grootte, kunnen patiënten die lijden aan nierfalen die momenteel op donornieren wachten of die geen transplantatiekandidaten zijn, theoretisch nieuwe organen ontvangen die zijn afgeleid van hun eigen cellen."

Veel patiënten wachten op nieuwe nier

Hoewel er jaarlijks ongeveer 18.000 niertransplantaties worden uitgevoerd in de VS, staat meer dan vijf keer dit aantal Amerikanen met terminale nierziekte op de wachtlijst voor een donororgaan.
Zelfs wanneer ze een donororgaan ontvangen, krijgen nierpatiënten een leven lang speciale medicijnen om te voorkomen dat hun immuunsysteem het afkeurt. Dit kan ernstige gevolgen hebben voor hun gezondheid en neemt nog steeds niet volledig de kans weg dat hun lichaam uiteindelijk het donororgaan zal afwijzen.
Als de nier uit hun eigen cellen zou bestaan, dan zouden ze geen immunosuppressiva nodig hebben.

Bereid eerst de schavot voor en vul het met donorcellen

Ott en collega's voerden een studie uit in twee delen. De eerste ging over het succesvol verwijderen van cellen om een ??levensvatbare scaffold te maken, en de tweede ging over het creëren van een functioneel orgaan.
Voor het eerste deel ontdeden ze de levende cellen van het donororgaan met een oplossing van een reinigingsmiddel, waardoor een 3D, collageensteiger van de juiste vorm en grootte, met de complexe en ingewikkelde architectuur van het orgel intact.
Ze deden dit met de nier van ratten, en bewogen zich vervolgens naar varkens- en menselijke nieren en lieten zien dat het mogelijk was om het proces op te schalen en cellen uit de grotere organen te verwijderen om een ??levensvatbare scaffold achter te laten, met alle complexe structuren van de organen intact.
Voor het tweede deel zaaiden de onderzoekers het nier-collageen skelet van de rat met menselijke endotheelcellen om het uitgeklede vasculaire systeem opnieuw te lijnen en niercellen (corticaal en medullair) van pasgeboren ratten om het functionele nierweefsel te maken.
Een van de uitdagingen was om ervoor te zorgen dat de juiste cellen naar hun rechtmatige plaatsen gingen. Dit betrof het afleveren van de vasculaire cellen (om de holtes van de gestripte bloedvaten te relinen) door de renale slagader en de nierweefselcellen door de ureter.
Ze moesten de druk in de oplossing halen om de cellen precies goed te krijgen, anders zouden ze zich niet door het hele orgaan verspreiden.
Vervolgens plaatsten ze het geplaatste orgaan om te "groeien" in een bioreactor gedurende maximaal 12 dagen.

Bio-gemanipuleerde nieren die in staat zijn tot productie van Rudimentary Urine in het laboratorium en in levende ratten

Om te testen hoe goed het biotechnologisch ontworpen orgaan presteerde, verbonden ze het met een systeem dat bloed door de nieuw gevormde bloedvaten passeerde en vervolgens de "urine" die het geproduceerde orgaan aflegde, afvoerde.
Ze ontdekten dat de tijd dat de 'urine' verre van perfect was, er aanwijzingen waren dat het nieuwe orgaan probeerde het bloed te filteren.
De onderzoekers transplanteerden ook bio-engineeringde nieren in levende ratten waarbij één nier was verwijderd. Ze ontdekten dat de ontwikkelde organen begonnen met het produceren van urine zodra ze waren verbonden met de bloedvoorraad van de ratten, zonder bloeding of bloedstolsels.

Nogmaals, de nierfunctie van de gemanipuleerde organen was verre van perfect, vergeleken met normale gezonde organen. De onderzoekers zeggen dat dit zou kunnen komen doordat ze cellen van pasgeboren ratten hebben gebruikt om de scaffolds opnieuw te bevolken, en geloven dat een meer functioneel orgaan kan worden gemaakt door de celsoorten die worden gebruikt voor het zaaien te veranderen en ook door het rijpingsproces in de bioreactor te verbeteren.

Idealiter zouden Bioengineered Organen "On Demand" mogelijk moeten zijn uit de eigen cellen van de patiënt

Ott zegt dat terwijl hun studie een eerste "proof of principle" is, hij hoopt op een dag zullen zien dat volledig functionerende, biologisch ontwikkelde nieren op dezelfde manier worden gebruikt als donororgels.
"In een ideale wereld zouden dergelijke transplantaten 'op afroep' uit de eigen cellen van een patiënt kunnen worden geproduceerd, waardoor we zowel het tekort aan organen als de behoefte aan chronische immunosuppressie kunnen overwinnen, 'voegt hij eraan toe.
Het team kijkt nu naar manieren om de juiste celtypen van de patiënten zelf te krijgen, en ook om het zaaiproces te verbeteren en het orgaansysteem op te schalen om menselijke nieren te behandelen.
Middelen van de New Innovator Award van het National Institute of Health Director droegen bij aan het betalen van het onderzoek.
In een andere recente studie laten Britse onderzoekers zien hoe het mogelijk kan zijn om een ??bioengemaakt tand uit gomcellen te laten groeien als een alternatief voor het implanteren van valse tanden.

Geschreven door Catharine Paddock PhD