Lever "knopper" - små klumper af funktionelt tredimensionelt humant levervæv - blev dyrket fra en blanding af stamceller. Foto af Takanori Takebe
Hvis du lider af leversvigt og har brug for en transplantation, er oddsene dystre. Akut leversvigt kan forårsage død inden for et par måneder eller uger fra det første symptom vises, og chancerne for at få en levertransplantation er slanke - der er næsten 17.000 mennesker i USA, der venter på en lever lige nu, og den gennemsnitlige ventetid kan nærme sig et år i længden.
Dette er grunden til, at forskere bestræber sig på at finde ud af alternative måder til at generere erstatningslever, mest ved at manipulere inducerede stamceller til at udvikle levervæv. For nylig tog et team af forskere fra Japan et stort skridt fremad mod dette mål ved hjælp af stamceller til at dyrke små, rudimentære klumper af lever, der fungerede effektivt, når de blev implanteret i mus, producerer proteiner og filtrerer ud kemikalier, som normale lever gør.
Gruppen præsenterede foreløbige rapporter om deres succes sidste år på det årlige møde i International Society for Stem Cell Research, men afslørede ikke de fulde detaljer før i dag i en undersøgelse, der blev offentliggjort i Nature . Selvom det er langt fra sikkert, at deres metode nogensinde vil resultere i en erstatningslever - og selvom den gør det, vil det gå år, før den er bevist sikker og effektiv for mennesker - repræsenterer udførelsen det første funktionelle menneskelige organ, omend små- skala, der blev dyrket udelukkende fra stamceller.
Forskerne, ledet af Takanori Takebe fra Yokohama City University, arbejdede med inducerede pluripotente stamceller, som er som embryonale stamceller, idet de er i stand til at udvikle sig til enhver mulig type menneskeligt væv, men produceres ved at manipulere normale voksne somatiske celler . På grund af de etiske betænkeligheder, der er forbundet med høst af stamceller fra menneskelige embryoner - sammen med det faktum, at der i USA er adskillige lovlige begrænsninger imod at gøre det - bruger de fleste forskere på området nu disse slags stamceller i stedet.
Forskerne startede med at bruge bestemte kemiske signaler for at få disse stamceller, der vokser i en petriskål, til at udvikle sig til generaliserede leverceller kendt som hepatocytter, som det er gjort i deres tidligere forskning. Deres virkelige trick var dog det, der kom næste. For at efterligne udviklingen af levervæv i normale humane embryoner blandede de sig i to andre typer celler: endotelceller (som linjer indersiden af blodkar) og mesenchymale stamceller (som kan udvikle sig til fedt, brusk eller knogler).
Alle disse celler blev anbragt i et todimensionalt arrangement i petriskålene, men i løbet af de næste to dage organiserede de sig selv i tredimensionelle lever “knopper”, som var cirka fem millimeter lange og ligner den tidlige fase af leverudviklingen i sunde menneskelige embryoner ca. fem uger efter befrugtning. Under et mikroskop viste det sig, at knopperne havde den samme organisatoriske blanding af hepatocytter og blodkar, der normalt findes i levervævet.
Teamet prøvede efter sigende hundreder af forskellige kombinationer af celletyper, der blev tilføjet i forskellige stadier og i forskellige mængder, før de ankom til den nøjagtige cocktail, der førte til vækst af leverknopper, en proces, der tog mere end et år. De udgav en time-lapse-video, der viser den succesrige celleblanding spontant absorberende næringsstoffer og vokser til en leverknop (en specielt farvet version vises til venstre):
De sætter disse leverknopper på prøve ved at implantere dem i mus, enten inde i deres mavehulrum eller i deres kranier. En række tests viste, at disse rudimentære lever var i stand til at udføre alle de samme funktioner som modne menneskelige lever - producerer de samme proteiner, filtrerede ud de samme stoffer og afgørende, metaboliserer bestemte kemikalier, som menneskelig levervæv normalt kan håndtere men mus levervæv kan ikke.
Der er stadig en enorm mængde forskning, der er nødvendig, før denne form for proces kan bruges til at fremstille erstatning af levervæv til mennesker - Takebe gætter på, at det vil gå cirka ti år, før de første humane kliniske forsøg kan begynde. For forskerne er de næste trin generering af leverknopper, der ligner mere normalt levervæv (komplet med galdekanaler og andre strukturer) og produktion af et større antal knopper, da de vurderer, at et eller andet sted i størrelsesordenen titusinder ville være nødvendigt at dyrke en lever, det største indre organ i menneskekroppen.
Det måske er det mest spændende aspekt ved denne forskning, men dets potentielle universalitet: Forskerne spekulerer i, at denne form for metode en dag kunne bruges til at dyrke alle slags organvæv, inklusive bugspytkirtlen og nyrerne. På kort sigt kan teknikken også have innovative anvendelser - for eksempel kan leverknopper alene bruges til at teste toksiciteten af medikamenter under udvikling, fordi det fulde organs indre strukturer ikke er nødvendige for at bestemme, hvilke kemikalier der ikke kan brydes nede i kroppen.
