Wissenschaftler bilden Beinmuskulatur aus Stammzellen
Der menschliche Körper verfügt über hunderte einzelne Muskeln, die alle einen individuellen Namen haben und eine spezifische Funktion erfüllen. Jeder einzelne Muskel ist in seiner Funktion wichtig für bestimmte Körperbewegungen. Wenn ein Muskel funktionslos wird, sei es durch einen Unfall oder durch Krankheit, dann bedeutet dass für den Körper zwangsläufig ebenso eine Funktionseinschränkung. In einem Artikel in der Fachzeitschrift EMBO Molecular Medicine beschreibt ein Forscherteam eine mögliche Behandlungsmethode, mit der Patienten mit geschädigter Muskulatur in Zukunft geholfen werden könnte.
Bild: Carissa Rogers, Flickr, CC BY-SA 2.0
Muskeln aus dem Labor
Der Forschergruppe der Universität Rom gelang es, funktionierendes Muskelgewebe eines Beinmuskels aus Stammzellen zu züchten und dieses erfolgreich in eine Maus zu verpflanzen. Dazu ließ die Gruppe in künstlicher Umgebung sogenannte Mesoangioblasten entstehen, die die zellulare Grundlage von Muskelgewebe sind. Unter Zuführung von Nährstoffen und Wachstumsfaktoren wurden diese Zellen dann zu Muskelzellen ausdifferenziert. Den Forschern gelang es, einen Muskel namens Musculus tibialis anterior wachsen zu lassen. Der Muskel ist im Unterschenkel für die Stabilisierung des Knöchels verantwortlich. Schließlich konnte die Gruppe den so gewachsenen Muskel erfolgreich in eine Maus verpflanzen, deren Musculus tibialis anterior durch eine Verletzung funktionslos geworden war.
“The morphology and the structural organization of the artificial organ are extremely similar to, if not indistinguishable, from a natural skeletal muscle”, äußerte sich der führende Autor des Artikels, Cesare Gargioli, in einer Pressemitteilung.
Auf dem Weg zu einer Behandlungsmethode für Menschen
Eine der größten Herausforderungen dabei, Muskeln unter künstlichen Bedingungen wachsen zu lassen, ist das Fehlen eines Kreislaufsystems, das Nährstoffe und Sauerstoff an die Zellen bringen kann, während der Muskel größer wird.
Künstliche Muskeln könnten die Lebensqualität von mehreren Millionen Patienten weltweit verbessern. Allerdings gestalten sich derartige Behandlungsmethoden bisher problematisch. Selbst wenn die Züchtung der Muskulatur im Labor gelingt, scheitern die anschließenden Transplantationen in vielen Fällen. Das Problem ist, dass die Patienten die zur Versorgung des Muskels notwendigen Nerven und Blutgefäße nicht entwickeln können. Indem man Mesoangioblasten verwendet, können während der Züchtung des Muskels auch Blutgefäße ausgebildet werden, was die Erfolgschancen einer Transplantation beträchtlich erhöht.
Bis die Methode bei Menschen angewandt werden kann, ist allerdings noch weitere Forschungsarbeit vonnöten. Die Züchtung von menschlicher Muskulatur würde die Forscher aufgrund deren Größe vor logistische Herausforderungen stellen. Deshalb schwebt der Gruppe eine andere Züchtungsmethode vor. Statt den Muskel im Labor wachsen zu lassen, wollen die Forscher ihn neben den beschädigten Muskel im Körper des Patienten wachsen lassen. Dies würde auch die Entwicklung von Nerven und Gefäßen anregen. Als nächsten Schritt steht nun die Erforschung der Methode an größeren Tiermodellen an.
“While we are encouraged by the success of our work in growing a complete intact and functional mouse leg muscle we emphasize that a mouse muscle is very small and scaling up the process for patients may require significant additional work”, so der Coautor Giulio Cossu.
