Ein wissenschaftliches Expertenteam der UC San Francisco (UCSF) arbeitet an einem neuen Ansatz zur Behandlung von Nierenversagen, der die Menschen eines Tages von der Dialysepflicht oder der Einnahme starker Medikamente zur Unterdrückung ihres Immunsystems nach einer Transplantation befreien könnte. 

Erstmals konnten sie zeigen, dass Nierenzellen, die in einem implantierbaren Gerät, einem sogenannten Bioreaktor, untergebracht sind, im Körper eines Schweins überleben und mehrere wichtige Nierenfunktionen imitieren können. Das Gerät kann unauffällig im Hintergrund arbeiten, wie ein Herzschrittmacher, und löst keine Reaktion des Immunsystems der Empfänger aus.

Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse sind ein wichtiger Schritt vorwärts für The Kidney Project, das gemeinsam von Shuvo Roy, PhD (technischer Leiter) von der UCSF und William H. Fissell, MD (medizinischer Leiter) vom Vanderbilt University Medical Center geleitet wird.

Schließlich planen die beteiligten Fachleute, den Bioreaktor mit verschiedenen Nierenzellen zu füllen, die lebenswichtige Funktionen erfüllen, wie z.B. den Flüssigkeitshaushalt des Körpers auszugleichen und Hormone zur Regulierung des Blutdrucks freizusetzen, und ihn dann mit einem Gerät zu verbinden, das Abfallstoffe aus dem Blut filtert.

"Die bioartifizielle Niere wird die Behandlung von Nierenerkrankungen effektiver, aber auch viel erträglicher und angenehmer machen." (Shuvo Roy, PhD)

Ziel ist es, ein Gerät in menschlichem Maßstab zu entwickeln, das die Dialyse verbessert, die Menschen nach einem Nierenversagen am Leben erhält, aber nur einen schlechten Ersatz für eine gesunde Niere darstellt. Mehr als 500.000 Menschen in den USA müssen mehrmals pro Woche zur Dialyse. Viele von ihnen wünschen sich eine Nierentransplantation, aber es gibt nicht genügend Nierenspenden, und nur etwa 20.000 Menschen erhalten jedes Jahr ein solches Spenderorgan. Eine implantierbare künstliche Niere wäre ein wahrer Segen.

"Wir konzentrieren uns darauf, die wichtigsten Funktionen einer Niere sicher nachzubilden", sagt Roy, Professor für Bioengineering an der UCSF School of Pharmacy. "Die bioartifizielle Niere wird die Behandlung von Nierenkrankheiten effektiver, aber auch viel verträglicher und angenehmer machen."

Von der Natur inspiriert, von der Wissenschaft verfeinert

Roy und sein Kollegium haben den Bioreaktor so konstruiert, dass er direkt an Blutgefäße und Venen angeschlossen werden kann und so den Durchfluss von Nährstoffen und Sauerstoff ermöglicht, ähnlich wie bei einer transplantierten Niere. Siliziummembranen schützen die Nierenzellen im Inneren des Bioreaktors vor Angriffen durch die Immunzellen der Empfängerin/des Empfängers.

Das Team verwendete eine Art von Nierenzelle, die proximale Tubuluszelle, die Wasser und Salz reguliert, als Testfall. Mitautor H. David Humes, MD, von der University of Michigan, hatte diese Zellen bereits früher eingesetzt, um Dialysepatient:innen auf der Intensivstation zu helfen - mit lebensrettenden Ergebnissen. 

Grünes Licht für The Kidney Project

Das Team überwachte die Nierenzellen und die Empfängertiere sieben Tage lang nach der Transplantation, und beiden ging es gut. Der nächste Schritt sind einmonatige Versuche, wie sie von der U.S. Food and Drug Administration (FDA) gefordert werden, zunächst an Tieren und schließlich an Menschen.

"Wir mussten beweisen, dass ein funktionsfähiger Bioreaktor keine immunsuppressiven Medikamente benötigt, und das haben wir geschafft", sagte Roy. "Wir hatten keine Komplikationen und können jetzt die gesamte Palette der Nierenfunktionen im menschlichen Maßstab erreichen."

Finanzierung und Offenlegung: Die Forschung wurde zum Teil von den National Institutes of Health (U01EB021214, R25EB023856) sowie von Philanthropen unterstützt. Alle Finanzierungsquellen und Angaben zu den Autoren finden Sie in der Veröffentlichung.