Neue Methode zur Erforschung der polyzystischen Nierenerkrankung

Univ.-Prof. Dr. med. Rafael Kramann und sein Team vom Institut für Experimentelle Innere Medizin und Systembiologie an der Uniklinik RWTH Aachen haben in Zusammenarbeit mit internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern eine neue Methode entwickelt, um die polyzystische Nierenerkrankung in der Zellkultur zu erforschen. Künftig könnten dadurch neue Medikamente zur Behandlung der Erkrankung entwickelt werden. Die Forschungsergebnisse wurden in dem renommierten Fachmagazin Nature Genetics publiziert.

Die autosomal dominante polyzystische Nierenerkrankung (ADPKD) ist eine der häufigsten genetischen Erkrankungen weltweit und betrifft circa zehn Prozent aller Dialysepatienten. Die Erkrankung zeichnet sich durch die Entwicklung flüssigkeitsgefüllter Zysten in beiden Nieren aus und führt häufig zu einem chronischen Nierenversagen. Patientinnen und Patienten erfahren meist bereits im Alter von 15 bis 20 Jahren von ihrer Erkrankung – durch betroffene Eltern und erste Zysten, die im Ultraschall erkennbar sind. Ein dauerhaftes Versagen der Nierenfunktion, eine terminale Niereninsuffizienz, wird meist in einem Alter von 55 bis 65 Jahren erreicht.

Erzeugung eines Modells in der Zellkultur

Aachener Forscherinnen und Forschern aus dem Institut für Experimentelle Innere Medizin und Systembiologie ist es nun gelungen, ein Modell für polyzistische Nierenerkrankungen in der Zellkultur zu erzeugen. Die Arbeitsgruppe unter der Leitung des Institutsdirektors Univ.-Prof. Dr. med. Rafael Kramann konnte erstmals nachweisen, dass eine bestimmte Zellpopulation der menschlichen Niere nach Isolation dazu in der Lage ist, kleine Anteile der Niere (Tubuli) zu bilden. Diese sogenannten Tubuloide ließen sich im nächsten Schritt mithilfe von CRISPR/Cas9 (Genschere) verändern, um die Mutationen der polyzystischen Nierenerkrankung zu erzeugen.

Durchbruch in der Erforschung der polyzystischen Nierenerkrankung

„Nach der Erzeugung von Mutationen im PKD1- oder PKD2-Gen kam es zu einer schnellen Bildung von Zysten, die mit Zysten in den Nieren von Patientinnen und Patienten vergleichbar sind“, berichtet Yaoxian Xu, der das Projekt als Doktorand in den letzten fünf Jahren geleitet hat. „Mittels Einzelzell-RNA-Sequenzierung konnten wir einen erstaunlichen Vergleich dieses Zellkultursystems zu erkrankten menschlichen Nieren aufzeigen“, erklärt Priv.-Doz. Dr. Christoph Kuppe, geteilter Erstautor der Arbeit. Weitere Experimente zeigten, dass die Zysten in Tubuloiden tatsächlich viele Merkmale der Zysten von betroffenen Personen aufweisen und auch auf Medikamente ansprechen können. „Diese Arbeiten sind ein Durchbruch in der Erforschung der polyzystischen Nierenerkrankung. Wir hoffen, dass wir dieses System jetzt für die Entwicklung neuer Therapien nutzen können“ berichtet Prof. Kramann.

Die wissenschaftliche Arbeit ist hier online abrufbar.