Etablierung der effektiven Repopulierung der endothelialisierten Lebermatrix mit primären Hepatozyten

• Antragsteller: Dr. Philipp Felgendreff
• Fachliche Zuordnung: Allgemein- und Viszeralchirurgie
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455452355

Hintergrund:Das Organ engineering ist ein experimenteller Ansatz zur Verringerung des latenten Spenderorganmangels. Im ersten Schritt wird durch Dezellularisation eine zellfreie Matrix generiert, die im zweiten Schritt mit Zellen repopuliert und im dritten Schritt als funktionsfähiges Organ transplantiert wird. Für die Dezellularisation hat sich die Perfusion mit Tensiden etabliert. Bei der Repopulierung werden meist Leberzelllinien, Endothelzelllinien, primäre Hepatozyten oder mesenchymale Stromazellen verwendet.Ein erster Repopulierungserfolg ist die vollständige Re-Endothelialisierung einer zellfreien Schweineleber, allerdings ohne Verwendung von Parenchymzellen. So konnte nach heterotoper Transplantation dieser re-endothelialisierten Leber der Erhalt der portalvenösen Perfusion computertomographisch in-vivo über bis zu 20 Tagen nachgewiesen werden. Die Transplantation einer sowohl re-endothelialisierten als auch parenchymatös repopulierten Leber erfolgte jedoch bisher nicht. Ziel:Ziel dieses Projektes ist die Repopulierung der zellfreien Schweineleber mit Parenchym- und Endothelzellen, sowie der Nachweis der portalvenösen Langzeitperfusion nach heterotoper Transplantation.Hypothese:Die Hypothese lautet, dass die sequenzielle zweiseitige Applikation von Hepatozyten und Endothelzellen über die Portalvene und die Lebervenen der einseitigen Applikation überlegen ist. So wird angenommen, dass die zweiseitige Applikation die Adhärenz der Hepatozyten in der zellfreien Matrix, verbessert, die Proliferation und Wiederaufnahme ihrer zellspezifischen Funktion in-vitro erhöht und die langfristige Perfusion des repopulierten Organs in-vivo ermöglicht.Experimentelles Design:Zum Erreichen dieses Ziels sind drei Arbeitspakete (AP) vorgesehen. In AP 1 und AP 2 wird der Effekt der Applikationsroute auf die Adhärenz und Proliferation der Zellen, sowie auf die Aufnahme der Hepatozyten-spezifischen Funktion in-vitro untersucht. In AP 3 wird der Einfluss der endothelialen und parenchymatösen Repopulierung auf die portalvenöse Perfusion des Organs nach heterotoper Transplantation beurteilt.Dafür wird im AP 1 die Anzahl der in der Matrix adhärenten Zellen indirekt über die Differenz der applizierten Zellen zu der sich im Perfusat befindlichen nicht-adhärenten Zellen ermittelt. In AP 2 wird die Wiederaufnahme der Hepatozyten-spezifischen Funktion (z.B. Albuminsynthese) im Zellkulturmedium wiederholt bestimmt. Auch wird die Zellverteilung, Proliferationsrate und enzymatische Zonierung der Zellen entlang des Sinusoids nach Abschluss der 4-wöchigen Langzeitperfusionskultur histologisch und immunhistochemisch untersucht. Im AP 3 wird das langzeitkultivierte repopulierte Organ in heterotoper Position transplantiert und die portalvenöse Perfusion in-vivo alle 72 Stunden computertomographisch evaluiert.Ausblick:Diese Versuche sind die Voraussetzung für die nachfolgend geplante Gallengangsrepopulierung und die orthotope Transplantation des xenogenen Organs.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Scott Nyberg, Ph.D.