Zusammenfassung:
Am unteren Ende des menschlichen Gehirns befindet sich eine Drüse, die nur die Größe einer Erbse hat, aber für die Sekretion verschiedener Hormone im gesamten Körper zuständig ist. Es handelt sich um die Hypophyse, die oft als „endokriner Oberbefehlshaber“ des menschlichen Körpers bezeichnet wird. Sobald die Hypophysenfunktion geschädigt ist, müssen Patienten oft lebenslang täglich Medikamente einnehmen, um die fehlenden Hormone wieder aufzufüllen. Nun hat ein Forschungsteam der Universität Nagoya in Japan einen entscheidenden Schritt getan. Sie nutzten menschliche Stammzellen, um Hypophysengewebe zu züchten, und transplantierten es erstmals erfolgreich in Primaten, wodurch deren Fähigkeit zur Hormonsekretion wiederhergestellt wurde.
Dieses Ergebnis wurde in der internationalen Fachzeitschrift „Stem Cell Research and Treatment“ veröffentlicht. Der Erstautor des Artikels ist Tatsuma Kondo, Gastforscher an der Graduate School of Medicine der Universität Nagoya.
Obwohl Hypopituitarismus keine häufige Erkrankung ist, benötigen Patienten eine lebenslange Behandlung und ihre Lebensqualität ist oft erheblich beeinträchtigt.
1. Hypophyse: kleine Drüse, große Verantwortung
Obwohl die Hypophyse klein ist, spielt sie eine wichtige Rolle.
Das von ihm ausgeschüttete adrenocorticotrope Hormon regt die Nebennieren zur Produktion von Cortisol an. Cortisol ist ein Schlüsselhormon für den Körper, um mit Stress umzugehen und den Blutdruck und die Blutzuckerstabilität aufrechtzuerhalten. Ohne sie leiden die Menschen unter Müdigkeit, Appetitlosigkeit, Gewichtsverlust und können in schweren Fällen sogar lebensbedrohlich sein.
Die Hypophyse schüttet auch Wachstumshormon, Schilddrüsen-stimulierendes Hormon und andere Hormone aus. Diese Studie konzentrierte sich hauptsächlich auf das adrenocorticotrope Hormon, das mit Cortisol zusammenhängt.
Patienten mit Hypopituitarismus aufgrund von Tumoren, Operationen, Traumata oder angeborenen Faktoren sind derzeit hauptsächlich auf orale Medikamente zur Hormonergänzung angewiesen.
Diese Behandlungsmethode weist jedoch offensichtliche Einschränkungen auf. Die vom menschlichen Körper auf natürliche Weise ausgeschütteten Hormone passen sich in Echtzeit an den Tagesrhythmus und den äußeren Druck an. Es ist jedoch schwierig, diese dynamische Veränderung genau zu simulieren, indem täglich zu regelmäßigen Zeiten Medikamente eingenommen werden.
Besonders bei Infektionen, Operationen oder starken Stimmungsschwankungen steigt der Bedarf des Körpers an Cortisol stark an und es ist für Patienten, die Medikamente einnehmen, schwierig, ihre Dosierung rechtzeitig anzupassen.
Eine unzureichende Dosierung kann zu einer gefährlichen Nebennierenkrise führen, während eine übermäßige Dosierung Nebenwirkungen wie Osteoporose und Stoffwechselstörungen verursachen kann.
Wenn Patienten wieder eine „lebende Hypophyse“ erhalten könnten, die sich selbst anpassen kann, wäre dies zweifellos eine idealere Lösung.
2. Der Sprung von der Maus zum Affen
Die Idee des Forschungsteams besteht darin, die Organoid-Technologie einzusetzen.
Organoide sind Miniaturgewebe, die aus im Labor kultivierten Stammzellen gebildet werden und die Struktur und Funktion echter Organe bis zu einem gewissen Grad nachahmen können. Die Universität Nagoya verfügt über langjährige Erfahrung in der Kultivierung von Hypophysengewebe mithilfe menschlicher Stammzellen.
Bereits 2016 berichtete ein Team der Schule in Nature Communications, dass sie menschliche embryonale Stammzellen verwendeten, um in vitro funktionelles Hypophysenvorderlappengewebe zu züchten.
Die Forscher transplantierten zunächst die kultivierten menschlichen Hypophysenorganoide in Mäuse, deren Hypophyse chirurgisch entfernt worden war, direkt unter der Haut.
Die Ergebnisse sind ermutigend. Diese Organoide schütteten mehr als sechs Monate lang weiterhin adrenocorticotropes Hormon aus und verlängerten die Lebensdauer der Mäuse erheblich.
Sechs Monate sind eine lange Zeit für Mäuse, deren Lebenserwartung nur zwei oder drei Jahre beträgt. Der Einfallsreichtum der Forschung besteht darin, es unter die Haut statt tief ins Gehirn zu verpflanzen. Der subkutane Eingriff ist weniger invasiv und einfach durchzuführen und kann bei Problemen leicht entfernt werden.
Auf dieser Grundlage führte das Team weitere Experimente an einem Makaken durch, dessen Hypophyse entfernt worden war. Um eine Abstoßung zu verhindern, setzten die Forscher immunsuppressive Medikamente ein.
Nach der Transplantation funktionierte das künstliche Hypophysengewebe bei den Affen sechs Wochen lang normal, sezernierte erfolgreich das adrenocorticotrope Hormon und erhöhte den Cortisolspiegel. Drei Monate nach der Operation konnten die Forscher noch lebensfähige transplantierte Zellen nachweisen.
Außerdem verlangsamte die Transplantation den durch Hormonmangel verursachten Gewichtsverlust der Affen. Die Forscher untersuchten auch Organe wie Lunge und Leber und fanden keine Tumore oder abnormales Zellwachstum.
3. Sicherheit ist das größte Anliegen
Eine große Sorge bei der Stammzelltherapie besteht darin, dass transplantierte Zellen unkontrolliert vermehren und sogar Tumore bilden können.
Dieses Mal wurden weder Tumore noch abnormales Wachstum bei Mäusen oder Affen beobachtet, was einen vorläufigen Beweis für die Sicherheit dieser Technologie liefert.
Primaten sind dem Menschen in Bezug auf ihre physiologische Struktur und Immunantwort näher, daher wird der Erfolg bei Affen als wichtiger Schritt in Richtung klinischer Anwendung angesehen.
Natürlich befindet sich diese Forschung noch in einem frühen Stadium.
Das Primatenexperiment umfasste nur einen Makaken und die Probengröße war sehr begrenzt. Die effektive Verarbeitungszeit von transplantiertem Gewebe beträgt bei Affen 6 Wochen, was viel kürzer ist als die Leistung bei Mäusen. Wie seine langfristige Funktion erweitert werden kann, bedarf weiterer Untersuchungen.
Darüber hinaus haben Immunsuppressiva selbst Nebenwirkungen. Wenn in Zukunft aus patienteneigenen Zellen hergestellte Stammzellen zur Kultivierung von Hypophysengewebe verwendet werden können, könnte es möglich sein, Abstoßungsreaktionen zu vermeiden und die Abhängigkeit von immunsuppressiven Medikamenten zu verringern.
4. Die japanische Kraft der regenerativen Medizin
Diese Forschung setzt Japans Führungstradition in den Bereichen Stammzellen und regenerative Medizin fort.
Der japanische Wissenschaftler Shinya Yamanaka gewann 2012 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Erfindung der Technologie induzierter pluripotenter Stammzellen. Seitdem hat Japan zahlreiche klinische Untersuchungen zur Verwendung von Stammzellen zur Behandlung der Parkinson-Krankheit, Netzhauterkrankungen, Herzerkrankungen usw. durchgeführt.
Die Idee, ein kleines Stück Gewebe unter der Haut in eine „Hormonfabrik“ zu verwandeln, die sich selbst regulieren kann, wird von der Science-Fiction zur Realität. Die Forscher glauben, dass diese Methode eine Hormonersatzlösung für Hypopituitarismus bieten könnte, die dem natürlichen physiologischen Zustand näher kommt als die tägliche Einnahme von Pillen.
Natürlich dauert es in der Regel mehrere Jahre und einen strengen Genehmigungsprozess, um von Tierversuchen zu klinischen Versuchen am Menschen überzugehen. Wenn die Folgeforschung Probleme wie Langzeitüberleben, Immunabstoßung und Produktion in großem Maßstab angehen kann, benötigen künftige Patienten möglicherweise nur eine einfache subkutane Transplantation, um von der Last lebenslanger Medikamente befreit zu werden.
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