Lab Grown Mini Kidneys 'Go Rogue', Sprießen Gehirn- Und Muskelzellen

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Nierenorganoide - miniaturorgane, die im labor gezüchtet wurden - sind kürzlich "schurken" geworden und haben neben den erwarteten nierenzellen gehirn- und muskelzellen produziert.

Miniaturlabor-gewachsene Nieren haben den Wissenschaftlern, die sie gezüchtet haben, etwas verheimlicht. Anstatt sich in verschiedene Arten von Nierenzellen zu entwickeln, gingen einige Zellen einen anderen Weg und wurden zu Gehirn- und Muskelzellen.

Diese einfachen Mini-Nieren - auch Nierenorganoide genannt - werden aus Stammzellen gezüchtet, die sich zu Gruppen spezifischer Nierenzellen entwickeln sollen. Es stellt sich jedoch heraus, dass die "Rezepte", die die Entwicklung von spezialisierten Nierenzellen fördern, laut einer neuen Studie auch Zellen aus anderen Organen herauskurbeln.

Die Wissenschaftler züchteten im Labor Nierenorganoide und analysierten sie, um zu sehen, was in ihnen auf zellulärer Ebene geschah. Dazu untersuchten die Forscher Daten von Tausenden von Organoid-Genen, die mehr als 83.000 Zellen in 65 Mini-Nieren darstellen. Sie erwarteten eine Vielfalt von Nierenzellen, vergleichbar mit denen einer normalen, erwachsenen menschlichen Niere. Sie stellten jedoch fest, dass 10 bis 20 Prozent der Organoidenzellen überhaupt keine Nierenzellen waren, sondern Gehirn- und Muskelzellen. [11 Körperteile, die im Labor wachsen]

Der Anbau einer Mini-Niere dauert etwa vier Wochen, sagte der Studienkoautor Benjamin Humphreys, Chef der Abteilung für Nephrologie an der Washington University School of Medicine in St. Louis. Um sie zu züchten, werden Stammzellen in einen chemischen Cocktail getaucht, der ihr Wachstum in einer Reihe von Nierenzellen fördert.

"Man bekommt am Ende keinen einzigen Typ von Nierenzellen - man bekommt viele, die sich an die unterschiedlichen Strukturen einer echten Niere erinnern", sagte Humphreys gegenüber WordsSideKick.com.

Um den zellulären Aufbau ihrer vier Wochen alten Mini-Nieren zu ermitteln, verwendeten die Autoren der Studie eine als Einzelzell-RNA-Sequenzierung bekannte Technik, bei der die Aktivität in einzelnen Zellen und nicht in Zellpopulationen untersucht wird. Dies gibt einen detaillierteren Überblick über die Identität und Funktion der einzelnen Zellen - und in diesem Fall zeigte sich, dass einige Mini-Nierenzellen tatsächlich Gehirn- und Muskelzellen waren.

"Wir nennen diese" Off-Target-Zellen ", sagte Humphreys. Das Auftreten dieser Zellen kann für Forscher, die Nierenorganoide verwenden, um Krankheiten zu modellieren, zu Problemen führen. "Wenn Off-Target-Zellen in einem Organoid erscheinen, bedeutet dies, dass sie keine menschliche Niere modellieren", sagte er.

Forscher fanden heraus, dass in den Mini-Nieren Schurkenhirnzellen früh in der Entwicklung der Organoide auftraten. Nach der Analyse der Zellrezeptoren in wachsenden Organoiden entdeckten die Wissenschaftler, dass sie die Signalwege von Schurkenzellen hemmen und die Anzahl der Gehirnzellen um etwa 90 Prozent reduzieren könnten. Diese Technik könnte leicht auf jede Art von organoider Forschung angewendet werden, um das Wachstum von Off-Target-Zellen einzuschränken, berichteten die Autoren der Studie.

Genetische Daten aus den Mini-Nieren brachten eine weitere Überraschung: Die Nierenzellen in den Organoiden waren noch nicht ausgereift, was einen weiteren potenziellen Nachteil bei der Verwendung von Organoiden zur Modellierung von Krankheiten darstellt, sagte Humphreys. (Die Forscher hatten erwartet, dass die Zellen in vier Wochen ausgereift sein würden.) Außerdem produzierten die Organoide länger keine reifen Nierenzellen. Vielmehr förderte es laut Studie das Wachstum von mehr Schurkenzellen.

Zukünftige Forschungsstrategien könnten sich auf die Feinabstimmung der Signale konzentrieren, die ein sich entwickelndes Nierenorganoid bei seiner Differenzierung an seine Zellen sendet, "damit sich die Zellen eher wie reife adulte Nierenzellen verhalten", sagte Humphreys.

Die Ergebnisse wurden heute (15. November) online in der Zeitschrift Cell Stem Cell veröffentlicht.

  • Top 3 Techniken zum Erstellen von Organen im Labor
  • Nieren: Fakten, Funktion & Krankheiten
  • 5 nutzlose Körperteile

Ursprünglich veröffentlicht auf Live-Wissenschaft.


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