Stammzellbasierte Hypophysentransplantation stellt Hormonsignale bei Primaten wieder her

Forschende in Japan haben aus humanen Stammzellen gezüchtetes Hypophysengewebe in einen Primaten transplantiert, dem die Hypophyse zuvor operativ entfernt worden war. Dabei konnten wichtige hormonelle Signale erfolgreich wiederhergestellt werden.

Die Forschenden der Universität Nagoya konnten außerdem zeigen, dass die Methode bei Mäusen über einen längeren Zeitraum funktionierte. Damit ist erstmals gezeigt worden, dass im Labor aus menschlichen Stammzellen erzeugte Hypophysenzellen nach der Transplantation in einen Primaten funktionstüchtig bleiben und überleben können. Die in der Fachzeitschrift „Stem Cell Research & Therapy“ publizierte Studie könnte langfristig einen neuen Therapieansatz für dauerhaft bestehende hormonelle Störungen eröffnen.

Hypophyse steuert zentrale hormonelle Prozesse

Zu den von der Hypophyse produzierten Hormonen gehört das adrenokortikotrope Hormon (ACTH), das die Nebennieren zur Ausschüttung von Cortisol stimuliert. Das Steroidhormon spielt eine zentrale Rolle bei der Anpassung des Organismus an Belastung und Stress und beeinflusst unter anderem Blutdruck und Blutzuckerspiegel. Bei einem Ausfall der Hypophysenfunktion fehlt dieses Signal. Die Folge kann ein Hypopituitarismus sein.

Ein ausgeprägter ACTH-Mangel beeinträchtigt insbesondere die Fähigkeit des Körpers, angemessen auf Stresssituationen zu reagieren, und kann lebensbedrohlich werden. Die lebenslange tägliche Hormonersatztherapie gilt in diesen Fällen als Standardbehandlung. Allerdings lässt sich der wechselnde Cortisolbedarf des Körpers – etwa abhängig von Tageszeit und Belastungssituation – mit Tabletten nicht vollständig abbilden. Dadurch besteht für Betroffene ein erhöhtes Risiko schwerwiegender Komplikationen bis hin zum plötzlichen Tod.

Im Labor gezüchtetes Hypophysengewebe bei Mäusen getestet

Bei der Suche nach einem möglichen alternativen Therapieansatz setzen die Forschenden auf Stammzellen. Aus humanen Stammzellen züchteten sie im Labor hypophysenähnliche Organoide, die auch ACTH-produzierende Zellen enthielten. Zunächst wurde das gezüchtete Gewebe bei Mäusen getestet, denen die Hypophyse entfernt worden war.

„Die Organoide wurden unter die Haut sowie in Fett- oder Muskelgewebe transplantiert“, erklärt Erstautor Tatsuma Kondo. „Sie produzierten über mehr als sechs Monate ACTH und verlängerten die Lebensspanne der Mäuse im Vergleich zu Tieren ohne Transplantat deutlich. Unerwünschte Tumoren oder auffälliges Zellwachstum wurden nicht beobachtet.“

Nächster Schritt: Transplantation bei einem Primaten

Anschließend übertrugen die Forschenden das Verfahren auf ein Primatenmodell. Sie transplantierten die Organoide in einen Makaken, dessen Hypophyse zuvor operativ entfernt worden war. Da das transplantierte Gewebe von einer anderen Spezies stammte, bestand ein erhebliches Risiko einer Immunabstoßung. Um dies zu verhindern, setzten die Forschenden Immunsuppressiva ein, die bereits bei der Transplantation humaner insulinproduzierender Zellen verwendet werden.

Das transplantierte Gewebe blieb sechs Wochen funktionstüchtig. In diesem Zeitraum stiegen die ACTH- und Cortisolkonzentrationen im Blut an. Auch der durch den Hormonmangel verursachte deutliche Gewichtsverlust verlangsamte sich. Auch drei Monate nach der Transplantation konnten in Gewebeproben weiterhin überlebende transplantierte Zellen nachgewiesen werden. Eine ausgeprägte Immunreaktion, wie sie bei xenogenen Transplantationen häufig auftritt, begrenzte allerdings die Funktion des Transplantats.

Keine Hinweise auf unerwünschtes Zellwachstum

Bei stammzellbasierten Therapien besteht grundsätzlich das Risiko, dass sich Zellen vom Transplantationsort lösen und sich an anderer Stelle im Körper unkontrolliert vermehren. Deshalb untersuchten die Forschenden unter anderem Lunge und Leber auf Hinweise auf verbliebene Organoidstrukturen. Dabei fanden sich keine Anzeichen für eine solche Ausbreitung.

„Wir haben diesen Ansatz zunächst an einem einzelnen Primaten untersucht. In weiteren Studien wollen wir die Dauerhaftigkeit des transplantierten Gewebes verbessern und sicherere Verfahren zur Immunsuppression testen“, sagt Kondo. Die Ergebnisse liefern damit einen ersten präklinischen Hinweis darauf, dass aus humanen Stammzellen erzeugtes Hypophysengewebe nach einer Transplantation funktionelle Hormonsignale übernehmen könnte.

(mkl/BIERMANN)