Harvard-Universität lizenziert Nierentechnologie an neues Start-up
Kombination von 3D-Bioprinting und stammzellbasiertem Tissue Engineering könnte neue Therapieansätze für Nierenerkrankungen liefern
Ein neu gegründetes Start-up baut auf Innovationen auf, die über mehrere Jahre hinweg am Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering an der Harvard University, der Harvard John A. Paulson School of Engineering & Applied Sciences (SEAS) und dem Brigham and Women's Hospital (Brigham) entwickelt wurden, um funktionelles Nierengewebe für die Nierenreparatur und -ersatztherapie herzustellen.
Die Teams von Jennifer Lewis und Ryuji Morizane hatten zuvor herausgefunden, dass die Kultivierung von Nierenorganoiden unter Flüssigkeitszufuhr dazu führt, dass endogene endotheliale Vorläuferzellen reifere vaskuläre Netzwerke bilden, die das gesamte Organoid durchdringen und mit epithelialen Kompartimenten interagieren. Diese Erkenntnis ist ein entscheidender Fortschritt für die künftige Entwicklung neuer Ansätze von Trestle zur Behandlung chronischer Nierenerkrankungen durch 3D-Bioprinting und stammzellbasierte Gewebezüchtung.
Wyss Institute at Harvard University
Das in San Diego ansässige Unternehmen Trestle Biotherapeutics hat vom Harvard Office of Technology Development (OTD) die Lizenz erhalten, eine Reihe von Technologien für die regenerative Nierenmedizin auf der Grundlage von Stammzellen und 3D-Bioprinting zu vermarkten, die am Harvard Wyss Institute, am SEAS und am Brigham entwickelt wurden. Trestle wurde 2020 gegründet und wird von Dr. Ben Shepherd und Dr. Alice Chen geleitet, die beide über umfangreiche Erfahrungen in der Vermarktung von Stammzellbiologie, Tissue Engineering, regenerativer Medizin und 3D-Bioprinting verfügen.
Der Mangel an transplantierbaren Nierengeweben und ganzen Organen stellt eine enorme Herausforderung bei der Behandlung chronischer Nierenerkrankungen und Nierenerkrankungen im Endstadium dar. Im Jahr 2021 gibt es allein in den USA mehr als 550.000 dialyseabhängige Patienten und 100.000 Patienten, die auf eine Nierentransplantation warten, aber nur etwa 20.000 Transplantationen werden jedes Jahr durchgeführt, und fast 5.000 Patienten auf den Wartelisten sterben jedes Jahr, ohne ein Transplantat zu erhalten. Neben dem Nierenversagen gibt es mehr als 60 genetisch bedingte Krankheiten, die direkt oder indirekt die Nierenfunktion beeinträchtigen und von denen viele mit den vorhandenen Therapeutika nicht angemessen behandelt werden können.
Die grundlegende Technologie wurde von Forschern im Labor von Jennifer Lewis, Sc.D., entwickelt. Sie ist Mitglied der Wyss Core Faculty, leitet die Organ Engineering Initiative des Wyss Instituts, ist Hansjörg Wyss Professor of Biologically Inspired Engineering am Harvard SEAS und Mitglied der Affiliated Faculty des Harvard Stem Cell Institute (HSCI). Lewis' Labor hat mit mehreren Klinikern zusammengearbeitet, darunter Joseph Bonventre, M.D., Ph.D., Leiter der Abteilung für Nierenmedizin und Gründungsleiter der Abteilung Engineering in Medicine am Brigham, und Ryuji Morizane, M.D., Ph.D., der jetzt Assistenzprofessor am Massachusetts General Hospital (MGH) und an der Harvard Medical School (HMS) ist, Mitglied der Fakultät am Harvard Stem Cell Institute und Gastwissenschaftler am Wyss Institute.
"Wir freuen uns sehr, die in den Labors von Lewis und Morizane entwickelten Technologien der Biofabrikation und der Stammzellbiologie in das, was wir in Trestle aufbauen, einzubringen. Die Teams in Harvard, Wyss und am Brigham Institute haben eine anerkannte Erfolgsbilanz im Bereich der translationalen Innovation, und wir sind begeistert von der Möglichkeit, ihre Arbeit zum Wohle der Patienten fortzuführen", sagte Shepherd, der CEO von Trestle.
"Mehr als ein Dutzend Mitglieder meines Labors haben zu den Innovationen im Tissue Engineering beigetragen, die diese Technologieplattform geschaffen haben", sagte Lewis. "Kürzlich haben wir eine neue Bioproduktionsmethode entwickelt, die als sacrificial writing in functional tissue (SWIFT) bekannt ist und die Herstellung von vaskularisiertem Nierengewebe ermöglicht. Ich freue mich, dass Trestle nun damit begonnen hat, diese robuste Technologie umzusetzen, um den wachsenden Bedarf an Nierengewebe und -organen zu decken."
Mit Unterstützung des Harvard OTD's Physical Sciences & Engineering Accelerator und später der Wyss Institute's Organ Engineering Initiative leisteten Lewis und ihre Kollegen am Wyss und SEAS bahnbrechende Beiträge auf dem Gebiet des multimateriellen 3D-Bioprinting. Mithilfe ihrer Plattformtechnologie haben Lewis und ihre Mitarbeiter 3D-Nierenmodelle auf Chips für das Wirkstoffscreening und die Krankheitsmodellierung geschaffen und eine grundlegende Technologie für die schnelle Erzeugung von vaskularisiertem Nierengewebe in großem Maßstab für Reparatur- und Regenerationszwecke entwickelt.
Entscheidend für den Erfolg dieses Ansatzes war die Zusammenarbeit zwischen dem Lewis-Labor und Forschern am Brigham. Morizane, Bonventre und andere Kliniker hatten eine Methode zur Erzeugung von Nierenorganoiden aus menschlichen pluripotenten Stammzellen in vitro entwickelt. Diese Gewebekonstrukte enthielten eine große Anzahl gut organisierter Nephrone, verfügten aber nicht über ein Gefäßnetz, das mit Blut durchströmt werden konnte. Dieser Mangel wurde behoben, indem die Organoide auf biotechnologisch hergestellten Geräten dem Flüssigkeitsstrom ausgesetzt wurden. In einer gemeinsamen Arbeit, die in Nature Methods veröffentlicht wurde, gelang es dem Team, vaskularisierte Nierenorganoide mit verbesserter Nephronreifung in vitro zu erzeugen.
"Wir konnten zum ersten Mal eine fortgeschrittenere Nierenarchitektur und -funktionalität in menschlichen Nierenorganoiden nachweisen, was für die Schaffung von Gewebesegmenten für die Verwendung in Arzneimitteltests und Krankheitsmodellen und letztlich für In-vivo-Therapien wichtig ist", so Morizane. Lewis und Morizane sind Mitglieder des wissenschaftlichen Beirats von Trestle Biotherapeutics.
Durch die Kombination dieser Ansätze mit zusätzlichen Lösungen für die Zell- und Gewebeherstellung, interner Expertise in der Biologie von Stammzellen und Nierenorganoiden sowie der Vermarktung von 3D-bioprinted human tissues wird das Team von Trestle auf sein Ziel hinarbeiten, durch die Entwicklung von biotechnologisch hergestelltem Nierengewebe, das lebenswichtige Nierenfunktionen übernehmen kann, eine neue Standardtherapieoption für Patienten mit Nierenversagen zu schaffen.
"Die Einführung dieser visionären Technologie, die von Jennifer Lewis, Ruji Morizane und ihren Kollegen entwickelt wurde, in die Welt, wo sie zu Nierenreparatur- und -ersatztherapien beitragen wird, die Patienten so dringend benötigen, ist ein Beweis für die einzigartige Ausrichtung des Wyss-Instituts auf die Förderung von Forschung und Technologieentwicklung, die zu positiven kurzfristigen Auswirkungen führt. Mit Trestle freuen wir uns darauf, diese Technologie schnell in die Klinik zu bringen", sagte der Gründungsdirektor des Wyss-Instituts, Dr. Donald Ingber, der auch Judah-Folkman-Professor für Gefäßbiologie an der HMS und am Boston Children's Hospital sowie Professor für Bioengineering an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences ist.
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