Cincinnati, 25. Juni 2025 – Wissenschaftler des Cincinnati Children’s Hospital Medical Center und ihrer Partner in Japan haben einen bahnbrechenden Fortschritt in der Organoidtechnologie erzielt: Sie entwickelten Lebergewebe, das eigene funktionierende Blutgefäße bildet. Dieser Meilenstein, veröffentlicht am 25. Juni 2025 in Nature Biomedical Engineering, könnte neue Behandlungsmöglichkeiten für Menschen mit Hämophilie und anderen Gerinnungsstörungen eröffnen und die Entwicklung transplantierbarer Lebergewebe vorantreiben.
Forschung unter Leitung von Takanori Takebe
Das Projekt, geleitet von Takanori Takebe, Direktor für kommerzielle Innovation am Center for Stem Cell and Organoid Research and Medicine (CuSTOM), ist das Ergebnis fast zehnjähriger Forschung. Unterstützt wurde die Studie unter anderem von der Takeda Pharmaceutical Company, dem Institute of Science Tokyo und der Ichan School of Medicine at Mount Sinai.
„Unsere Forschung ist ein bedeutender Schritt, um die komplexen zellulären Interaktionen der Leberentwicklung nachzuahmen“, erklärt Takebe. „Die Fähigkeit, funktionelle sinusoidale Gefäße zu erzeugen, eröffnet neue Möglichkeiten für die Modellierung von Krankheiten und die Behandlung von Gerinnungsstörungen.“
Überwindung einer Hürde: Blutgefäße in Organoiden
Organoidtechnologie, die seit über 15 Jahren erforscht wird, ermöglicht das Züchten menschlicher Gewebe aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs). Eine zentrale Herausforderung war bislang die fehlende Integration von Blutgefäßen, die das Wachstum und die Funktionalität von Organoiden begrenzte.
Das Team um Takebe entwickelte eine neue Methode, bei der iPSCs in CD32b+ Leber-sinusoidale Endothelprogenitorzellen (iLSEP) differenziert wurden. Diese wurden in einem innovativen Inverted Multilayered Air-Liquid Interface (IMALI)-Kultursystem gezüchtet, das es den Zellen ermöglichte, sich selbstorganisierend in Lebergewebe mit funktionierenden Blutgefäßen zu entwickeln. Die iLSEP-Zellen sind leberspezifisch und bieten Vorteile gegenüber herkömmlichen Endothelzellen, da sie besser an die Leberumgebung angepasst sind.
Schlüsselresultate der Studie
- Funktionelle Blutgefäße: Die Organoidgefäße waren durchlässig und enthielten pulsierende Zellen, die den Blutfluss unterstützen.
- Behandlung von Gerinnungsstörungen: Die Organoidzellen produzierten vier Gerinnungsfaktoren, darunter Faktor VIII, der bei Hämophilie A fehlt. In Mäusen mit Hämophilie-Symptomen konnte organoidbasierter Faktor VIII schwere Blutungen verhindern.
- Breitere Anwendungen: Die IMALI-Methode könnte auf andere Organoide angewendet werden, um organ-spezifische Gefäße zu erzeugen.
Hoffnung für Hämophilie- und Leberpatienten
In den USA leben etwa 33.000 Männer mit Hämophilie, hauptsächlich Hämophilie A. Die Krankheit führt zu wiederholten Blutungen, die Gelenkschäden, Schmerzen und Mobilitätseinschränkungen verursachen können. Aktuelle Behandlungen mit Gerinnungsfaktoren sind nicht immer effektiv, da etwa 20 % der Patienten Inhibitoren entwickeln.
Die neuen Leberorganoide könnten eine skalierbare Quelle für Gerinnungsfaktoren sein, insbesondere für Patienten, die auf Standardtherapien nicht ansprechen. Langfristig könnten weiterentwickelte Organoidtechnologien transplantierbare Gewebe liefern, um geschädigte Lebern zu reparieren, und Patienten mit akutem oder chronischem Leberversagen helfen, die ebenfalls unter Gerinnungsproblemen leiden.
Ausblick und Bedeutung
Die Studie markiert einen wichtigen Schritt in Richtung personalisierter Medizin und regenerativer Therapien. Durch die Fähigkeit, komplexe Gewebe mit funktionierenden Gefäßen im Labor zu erzeugen, nähert sich die Forschung der Vision an, Organe oder Gewebe für Transplantationen herzustellen. Cincinnati Children’s, ein Pionier in der Organoidforschung seit der Entwicklung des ersten intestinalen Organoids 2010, festigt mit dieser Entdeckung seine führende Rolle.
Über die Studie
Mitautoren aus Cincinnati Children’s waren Kentaro Iwasawa und Wendy Thompson. Finanziert wurde die Forschung unter anderem durch die NIH, die Japan Science and Technology Agency und die Cincinnati Children’s Research Foundation.
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