Mithilfe von Urinproben haben Forscher Nierenorganoide entwickelt, um akute Nierenschädigungen zu verstehen. Auslöser dafür können häufig verschriebene Arzneimittel sein – oder auch Nephrotoxine.
Wissenschaftler des Instituts für Stammzellforschung und Regenerative Medizin am Universitätsklinikum Düsseldorf haben ein laborbasiertes Modell von akuter Nierenschädigung (AKI) entwickelt, indem sie dreidimensionale Nierenorganoide mit einer toxischen Substanz (Nephrotoxin Aminonukleosid Puromycin-PAN) behandelt haben. Die Substanz ist dafür bekannt, dass sie bei hoher Dosis Nierenschädigungen verursacht.
Durch die Filtrierung von Abfallprodukten und Toxinen aus dem Urin gehört die Niere zu einem der wichtigsten Akteure des menschlichen Metabolismus. Jährlich versterben mehrere Millionen Patienten weltweit an einer Nierenerkrankung. Erreicht ein Patient das Stadium des terminalen Nierenversagens (ESRD), können ihn nur eine Organtransplantation oder regelmäßige Dialysen am Leben erhalten. Allerdings ist die Verfügbarkeit an Spendernieren sehr gering und beide Behandlungen schränken das Leben des Patienten stark ein.
Die Modellierung akuter Nierenschädigungen „in der Petrischale“ trägt zu einem besseren Verständnis der Ursachen akuter Nierenschädigung (AKI) und weiterer Nierenerkrankungen bei. Das Ziel ist die Entwicklung von Medikamenten- und Therapiealternativen. Entwickelt wurde sie von Wissenschaftlern des Instituts für Stammzellforschung und Regenerative Medizin am Universitätsklinikum Düsseldorf. Organoide sind dreidimensionale Zellaggregate, welche die strukturellen und funktionalen Eigenschaften des entsprechenden Organs nachahmen.
Für diese Arbeit haben die Forscher Zellen aus Urin isoliert und über mehrere Schritte dreidimensionale Nieren generiert. „Es ist faszinierend wie viel Potenzial in dem Abfallprodukt Urin steckt. Wir haben mit isolierten Zellen aus dem Urin begonnen und letztendlich Nierenorganoide erhalten“, sagt Prof. Prof. James Adjaye, Senior-Autor der Studie. „Man kann erkennen, dass die Strukturen sehr ähnlich derjenigen von Nieren sind“, beschreibt die Biologin und Erstautorin der aktuellen Publikation, Lisa Nguyen.
Neben der Generierung von Nierenorganoiden in der Petrischale, haben die Forscher zusätzlich akute Nierenschädigungen mithilfe des Nephrotoxins PAN simuliert. „Sehr viele Nierenprobleme werden durch hohe Dosen an Medikamenten ausgelöst. Vor allem Teile der Niere, die für die Blutfiltrierung wichtig sind, sind sehr anfällig dafür“, erklärt Adjaye. Auslöser können häufig verschriebene Medikamente wie beispielsweise Aspirin, Ibuprofen, Cisplatin und kardiovaskuläre Präparate wie Angiotensin-Converting Enzym-Hemmer (ACEi) und Angiotensin-Rezeptor-Hemmer (ARBs) bei einer Teilgruppe an Patienten sein.
Die Experimente der Düsseldorfer Wissenschaftler konnten diese Prozesse nachbilden – darunter waren Entzündung, DNA-Schäden und Zelltod, die besonders auffällig waren. „Zu verstehen, wie die grundlegenden Mechanismen dieser Erkrankungen auf der Stufe jedes einzelnen Individuums funktionieren, ist der erste Schritt, um effektiv Therapien und Medikamente zu entdecken und zu entwickeln“, erklärt Prof. Adjaye.
Dieser Artikel basiert auf einer Pressemitteilung der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Die Originalpublikation findet ihr hier und im Text.
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