Hepatitis-Forschung kann von Stammzellen profitieren

Hepatitis C ist eine Viruserkrankung, die zu Entzündungen und Organversagen führt. Forscher sind jedoch verwirrt darüber, warum einige Personen sehr anfällig für die Krankheit sind, während andere nicht sind.
Die Forscher glauben, sie könnten herausfinden, wie genetische Variationen diese unterschiedlichen Reaktionen hervorrufen, indem sie Leberzellen von verschiedenen Individuen im Labor untersuchen. Jedoch sind Leberzellen schwer zu erhalten und extrem schwierig in einer Laborschale zu wachsen, da sie oft ihre normale Funktion und Struktur verlieren, wenn sie aus dem Körper entfernt werden.
Nun haben Wissenschaftler vom MIT, der Rockefeller University und dem Medical College of Wisconsin eine Technik gefunden, um aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) leberähnliche Zellen zu generieren. iPSCs werden aus Körpergeweben anstelle von Embryonen hergestellt; die leberähnlichen Zellen, die mit Hepatitis C infiziert werden können. iPSCs könnten es Forschern ermöglichen, zu untersuchen, warum Individuen anders auf die Krankheit reagieren. Die Studie wird im Internet veröffentlicht Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
Obwohl viele Forschungsbegriffe versucht haben, eine Infektion in Zellen, die von iPS-Zellen erhalten wurden, zu etablieren, ist diese Studie die erste, die dies getan hat. Darüber hinaus könnte die neue Technik die "personalisierte Medizin" erleichtern. Unter Verwendung von Geweben, die von dem zu behandelnden Patienten erhalten wurden, konnten Ärzte die Wirksamkeit verschiedener Medikamente testen und eine Behandlung für diesen individuellen Patienten anpassen.
Diese Studie ist eine gemeinsame Anstrengung von Sangeeta Bhatia, der John und Dorothy Wilson Professor für Gesundheitswissenschaften und Technologie und Elektrotechnik und Informatik am MIT; Charles Rice, Professor für Virologie an Rockefeller; und Stephen Duncan, Professor für Human- und Molekulargenetik am Medical College of Wisconsin.
Im Jahr 2011 zeigten Bhatia und Rice, dass sie durch den Anbau von Leberzellen auf speziellen mikrostrukturierten Platten, die ihre Organisation steuern, die Zellen beeinflussen könnten, außerhalb des Körpers zu wachsen. Obwohl diese Zellen mit Hepatitis C infiziert sein können, können Forscher die Rolle genetischer Variation bei viralen Reaktionen nicht proaktiv erforschen, da die Zellen von Organen stammen, die zur Transplantation gespendet wurden und nur eine kleine Population darstellen.
Bhatia und Rice arbeiteten mit Duncan zusammen, der gezeigt hatte, dass er iPSCs in leberähnliche Zellen umwandeln kann, um Zellen mit mehr genetischer Variation zu produzieren.
Solche iPS-Zellen werden oft aus Hautzellen entnommen. Forscher können diese Zellen in einen unreifen Zustand versetzen - genau wie embryonale Stammzellen -, die sich durch Einschalten bestimmter Gene in diesen Zellen zu einem beliebigen Zelltyp differenzieren können. Die Zellen können dann, sobald sie pluripotent werden, durch Einschalten von Genen, die die Leberentwicklung regulieren, zu leberähnlichen Zellen werden.
In dieser Studie infizierten der MIT-Postdoktorand Robert Schwartz und Doktorand Kartik Trehan diese leberartigen Zellen mit Hepatitis C. Sie erzeugten die Viren, um jedes Mal, wenn sie ihren Lebenszyklus durchlebten, ein lichtproduzierendes Protein auszustoßen, um die Infektion zu bestätigen Ort.
Das primäre Ziel für das Team ist es, Zellen von Individuen, die ungewöhnliche Reaktionen auf Hepatitis-C-Infektionen hatten, zu Leberzellen zu transformieren, um ihre Gene zu erforschen, um herauszufinden, warum sie so reagierten.
Bhatia erklärt:

"Hepatitis-C-Virus verursacht bei einigen Menschen eine ungewöhnlich starke Infektion, während andere sehr gut darin sind, es zu klären. Es ist noch nicht bekannt, warum diese Unterschiede bestehen."

Ein möglicher Grund können genetische Variationen in der Expression von Immunmolekülen sein, wie etwa Interleukin-28, ein Protein, von dem gezeigt wurde, dass es eine lebenswichtige Rolle bei der Reaktion auf eine Hepatitis-Infektion spielt. Andere mögliche Faktoren umfassen die Anfälligkeit der Zelle dafür, dass Viren ihre Replikationsmaschinerie und andere zelluläre Strukturen kontrollieren, sowie die Expression von Oberflächenproteinen durch Zellen, die es dem Virus erlauben, in die Zellen einzudringen.
Bhatia erklärt, dass die Leber-ähnlichen Zellen, die in dieser Untersuchung erzeugt werden, "späten fötalen" Leberzellen ähnlich sind. Das Team arbeitet derzeit daran, reifere Leberzellen zu produzieren.
Das langfristige Ziel für das Team ist personalisierte Behandlungen für Menschen mit Hepatitis. Nach Bhatia könnte man sich vorstellen, Zellen von einem Individuum zu erhalten, iPSCs zu machen, sie in Leberzellen umzuprogrammieren und sie mit dem gleichen Stamm von Hepatitis zu infizieren, den das Individuum hat. Dies würde Ärzten erlauben, verschiedene Medikamente auf den Zellen zu testen, um herauszufinden, welche die Infektion besser beseitigen können.
Geschrieben von Grace Rattue