Mit einem experimentell schwierigen aber vielversprechenden Kunstgriff hat PD Dr. Alexander Kleger, Oberarzt an der Ulmer Universitätsklinik für Innere Medizin I, den Pfad der embryonalen Entwicklung von Pankreaszellen (Bauchspeicheldrüsenzellen) in der Zellkultur rückwärts verfolgt und so die wesentlichen Schritte und regulatorischen Signale der Entwicklung von gesundem als auch erkranktem Pankreas isoliert und untersucht. Auf einem der weltweit größten Gastroenterologenkongresse, der United European Gastroenterology Week (UEGW) in Barcelona, wurde seine Arbeit „Eine pankreatische Differenzierungsplattform um die zystische Fibrose in der Petrischale zu erforschen" mit dem Best Abstract Award (10.000 Euro) ausgezeichnet.
Die Arbeitsgruppe um PD Dr. Alexander Kleger beschäftigt sich mit der pankreatischen Differenzierung von Stammzellen und der Modellierung von genetisch determinierten Erkrankungen, die die Bauchspeicheldrüse betreffen – u. a. mit zystischer Fibrose, auch Mukoviszidose genannt. Mukoviszidose gehört zu einer der häufigsten genetisch vererbbaren Erkrankungen. Jedes Jahr kommen in Deutschland rund 200 Kinder mit Mukoviszidose auf die Welt. Die angeborene Stoffwechselerkrankung ist Folge einer Mutation des CFTR-Gens. Kennzeichnend für diese Erbkrankheit ist, dass die schleimbildenden Drüsen des Körpers ein zähes Sekret bilden, das die Ausführungsgänge der Drüsen verstopft und weitere Organe beeinträchtigt. „Ein großer Teil der wissenschaftlichen Anstrengung bei der Mukoviszidose beschäftigt sich mit der Lunge, wobei nahezu alle Patienten mit exokriner Pankreasinsuffizienz und wiederkehrenden Entzündungen der Bauchspeicheldrüse zu kämpfen haben", erklärt PD Dr. Kleger. Bisherige Tier- und Zellkulturmodelle erlaubten bisher jedoch keine Aussage über die Rolle des mutierten CFTR-Gens in der menschlichen Embryonalentwicklung.
Mit dem Ziel ein solches Modell zu entwickeln, gelang es PD Dr. Alexander Kleger in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Stefan Liebau vom Universitätsklinikum Tübingen bereits vor einigen Jahren, schnell und effizient aus menschlichen Haarwurzelzellen undifferenzierte Stammzellen zu erzeugen (Stem Cells and Development. April 2012, Vol. 21, No. 6: 965-976). Diese Methode erlaubt es den Wissenschaftlern nicht-invasiv und schmerzfrei aus einigen wenigen Haarfollikeln der Betroffenen diese „Alleskönner" zu erzeugen. Mit Unterstützung der Else-Kröner-Fresenius-Stiftung entwickelte Dr. Kleger mit seinem Team, Meike Hohwieler und Dr. Anett Illing, im nächsten Schritt eine neue Methode zur Differenzierung dieser Zellen: Sie generierten pankreatische Organoide aus Stammzellen, die zu einem hohen Anteil Drüsengewebe beinhalten. Dazu bedienten sie sich eines dreidimensionalen Zellkulturmodells, welches die Ausreifung der hergestellten pankreatischen Vorläuferzellen auslöst. Die Charakterisierung dieser sogenannten Pankreasorganoide zeigte nicht nur morphologisch, sondern auch ultrastrukturell und funktionell Eigenschaften von reifem menschlichen Pankreasgewebe. Im letzten Schritt wendeten sie diese Technik zur Modellierung der Mukoviszidose an. Die Methode rekapituliert Teilaspekte der menschlichen Erkrankung und deutet erstmals darauf hin, dass die Entwicklung der Bauchspeicheldrüse bei der Mukoviszidose völlig normal verläuft. „Mit diesem Modell können in Zukunft neue Möglichkeiten der Modellierung von Pankreaserkrankungen und vor allem der Medikamentenforschung entstehen", so Kleger abschließend.
PD Dr. Kleger leitet die Pankreas-Ambulanz am Universitätsklinikum Ulm, die vor allem darauf fokussiert ist, Patienten mit chronischen Bauchspeicheldrüsenentzündungen zu behandeln.
Das angehängte Foto zeigt PD Dr. Alexander Kleger (Foto: Universitätsklinikum Ulm).
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