Forschungsfokus Zell- und Gentherapie

Angeborene metabolische Erkrankungen der Leber

Die Wissenschaftler der Zell-und Gentherapiegruppe erarbeiten zur Zeit Zell- und Genbasierte Methoden für angeborene Lebererkrankungen wie den Harnstoffzyklusdefekten und dem Crigler-Najjar Syndrom Typ I. Protokolle wurden entwickelt, um Hepatozyten von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS) oder durch direkte Reprogrammierung aus Fibroblasten zu generieren. Die Transplantation solcher Hepatozyten erfordert zudem klinisch anwendbare Repopulationsmethoden, die durch eine gezielte Zerstörung patienteneigener Zellen und Expansion transplantierter Hepatozyten charakterisiert sind. Die Forscher testen mehrere vielversprechende Methoden, um eine teilweise Repopulation der Leber und damit eine Korrektur der zugrundeliegenden Erkrankung zu erzielen.
Ein weiterer Ansatz basiert auf der Korrektur  des krankheitsauslösenden Gens durch  CRISP/R-CAS9 und Zinkfinger basierten Methoden in Kombination mit homologer Rekombination. Für akute Therapien der Harnstoffzyklusdefekte entwickelen sie RNA basierte Therapien in Kombination mit nicht-viralen Applikationsmethoden.

Publikationen

Akutes Leberversagen

Ein akutes Leberversagen kann sich bei gesunden Personen durch zahlreiche Schädigungen, z.B. durch Infektionen oder Medikamente. In Zusammenarbeit mit des REBIRTH-Verbundes konnten wir eine Mikro-RNA identifizieren, die mit apoptotischen und nekrotischen Abläufen interferiert und die Glutathionspiegel in den Hepatozyten schützt. Die therapeutische Applikation einer chemisch stabilisierten Variante dieser Mikro-RNA führt zu einem verbesserten Überleben von Versuchstieren. In den nächsten Versuchen wollen wir die Zeitraum und Dosierung der Therapie optimieren. Methoden zur gezielten Applikation von Mikro-RNAS in Hepatozyten werden augenblicklich untersucht und optimiert. Abhängig von den Resultaten dieser Untersuchungen wird eine klinische Studie bei Patienten mit akutem Leberversagen geplant.

Publikationen

Chronische Lebererkrankungen

Bei anhaltenden chronischen Leberverletzungen wie den Hepatitis B oder C Virusinfektionen werden hepatische Sternzellen aktiviert und in Myofibroblasten umgewandelt. Die Produktion von extrazellulären Matrixproteinen führt zu Fibrose und Narbenbildung der Leber. Technologien, die die Anzahl der Myofibroblasten oder ihren Aktivierungsstatus reduzieren sollen, wären somit für die Therapie der Leberfibrose und der Zirrhose von Nutzen. Wir konnten kürzlich zeigen, dass die gezielte Expression von vier Transkriptionsfaktoren in vivo hepatische Myofibroblasten in Hepatozyten umwandeln könnte. Die Reduktion von Myofibroblastenzahlen und de novo Generation von Hepatozyten verbesserte die Leberfibrose bei Mäusen. Die nächsten Bemühungen konzentrieren sich auf nicht-virale und nicht-DNA-Methoden, um die Myofibroblastenpopulation in der Leber zu erreich und neu zu programmieren.

Publikationen

Chimäre Lebern

Die Forschungsgruppe untersucht derzeit die Machbarkeit der Erzeugung von chimären Lebern bei Ratten und Schweinen zur Organtransplantation bei Patienten mit fortgeschrittenen Lebererkrankungen im Endstadium. Die Blastozysteninjektion von iPS-Zellen führt zu einem niedrigen Chimärismus bei "Nachkommen" -Tieren mit einem hohen Grad an iPS-abgeleiteten Hepatozyten in der Leber, wenn eine Zellnische bereitgestellt wird. In einem Rattenmodell werden chimäre Leber dann in ein disparates Wirtstier verpflanzt. Wir werden die zelluläre Anpassung und immunologische Akzeptanz des transplantierten Organs in Abwesenheit von immunsuppressiven Medikamenten untersuchen. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Nutztiergenetik (FLI) in Mariensee wurden Schweine mit einer Lebernische, die ein hohes Maß an hepatozellulärem Chimärismus ermöglicht, entwickelt. Die Erzeugung von Affen- / Schweineleberchimären ist als "Proof of Principle" -Studien für menschliche Anwendungen geplant.

Publikationen

Angeborene metabolische Erkrankungen der Leber

Cantz T, Sharma AD, Ott M (2014) Concise Review: Cell therapies for hereditary metabolic liver diseases - concepts, clinical results and future developments. Stem Cells. doi: 10.1002/stem.1920.

Funding: DFG OT131/6-1

Akutes Leberversagen

Yang D, Yuan Q, Balakrishnan A, Bantel H, Klusmann JH, Manns MP, Ott M, Cantz T, Sharma AD (2016) MicroRNA-125b-5p mimic inhibits acute liver failure. Nat Commun 7: 11916.

Chronische Lebererkrankungen

Song G, Pacher M, Balakrishnan A, Yuan Q, Tsay HC, Yang D, Reetz J, Brandes S, Dai Z, Putzer BM, Arauzo-Bravo MJ, Steinemann D, Luedde T, Schwabe RF, Manns MP, Scholer HR, Schambach A, Cantz T, Ott M*, Sharma AD* (2016) Direct Reprogramming of Hepatic Myofibroblasts into Hepatocytes In Vivo Attenuates Liver Fibrosis. Cell Stem Cell 18(6): 797-808. (*corresponding authors)

Chimäre Lebern

Funding: DFG-Koselleck: 131/7-1-3013879