Bald Blutgefäße aus der Retorte?

Kontrollierte Schichtstrukturen aus lebenden Zellen und extrazellulärer Matrix

05.06.2007

Unser Gewebe und unsere Organe bestehen aus einer komplexen, fein austarierten Organisation verschiedener Zelltypen, extrazellulärer Matrix und speziellen signalübertragenden Molekülen. Solche Strukturen im Labor nachzuzüchten, etwa um sie Patienten zu transplantieren, ist eine bisher nicht bewältigte Herausforderung. Japanische Forscher sind jedoch einen wichtigen Schritt weiter gekommen. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, ist es ihnen gelungen, mehrlagige Architekturen aus Zellschichten und hauchdünnen Filmen einer extrazellulären Matrix herzustellen. Unter anderem gelang ihnen so der Nachbau blutgefäßartiger Strukturen.

Erfolgreiche Versuche machte das Team um Mitsuru Akashi zunächst mit Mäuse-Fibroblasten (ein Typ von Bindegewebszellen). Auf einen Träger ließen sie eine erste Zellschicht aufwachsen. Diese wurde dann mit einer Art künstlicher extrazellulärer Matrix beschichtet: einem nanometerdicken Film aus Fibronektin und Gelatine. Fibronektin ist ein zuckerhaltiges Eiweißmolekül, das eine wichtige Rolle bei physiologischen Prozessen wie der Zelladhäsion, der Zellwanderung und der Zelldifferenzierung spielt. Der Träger mit den Zellen wurde nun abwechselnd in eine Fibronektin- und in eine Gelatine-Lösung eingetaucht, in mehreren Beschichtungsschritten entstand so ein dünner Fibronektin-Gelatine-Film auf der Zellschicht. Dies wurde so lange wiederholt, bis die optimale Filmdicke erreicht war. Auf diesem Film konnte nun die nächste Fibroblasten-Schicht anhaften. So stellten die Forscher Schicht um Schicht eine Architektur aus insgesamt vier Lagen von Zellen her. Diese Schichtstruktur war so stabil, dass sie sich ohne Schaden zu nehmen von ihrer Unterlage abziehen ließ.

Nach der selben Methode gelang den Wissenschaftlern auch der Nachbau der Architektur menschlicher Blutgefäße. Blutgefäße bestehen aus einer doppelten Zellschicht: Einer Lage Muskelzellen und eine Lage so genannter Endothelzellen. Dazu ließen sie eine Lage Muskelzellen auf einem Träger aufwachsen und beschichteten diese mit einem dünnen Fibronektin-Gelatine-Film. Die Endothelzellen bekamen so einen guten Halt auf der Muskelzellschicht und wuchsen zu einer stabilen Schicht auf.

"Aufbauend auf unserem Verfahren," hofft Akashi, "könnten sich künstliche Gewebe, wie Blufgefäße oder gar menschliche Haut, im Labor nachzüchten lassen."

Originalveröffentlichung: Mitsuru Akashi et al.; "Fabrication of Cellular Multilayers with Nanometer-Sized Extracellular Matrix Films"; Angewandte Chemie 2007, 119, No. 25, 4773-4776.

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