Analyse von neuen Wirkstoffen in stammzellabgeleiteten hepatoiden Zellen aus dem Urin von Morbus Wilson Patienten

Einleitung: Morbus Wilson (MW) ist eine monogenetische Erkrankung, die auf einer Mutation des ATP7B Gens beruht und zu einer funktionalen Verschlechterung der Kupferexkretion in der Leber führt. Das überschüssige Kupfer (Cu) akkumuliert in verschiedenen Organen wie Leber und Gehirn. MW Patienten zeigen eine klinische Heterogenität, die vom akuten oder chronischen Leberversagen bis hin zu neurologischen Symptomen reichen kann. Der Erkrankungsverlauf kann durch Zink oder Chelatoren wie D-Penicillamin verbessert werden, allerdings wurden bei einem Großteil der Patienten schwere Nebenwirkungen beobachtet. Da die molekularen Grundlagen des MW sowie das zelluläre Ansprechen auf Wirkstoffe weitgehend ungeklärt sind, ist die Verfügbarkeit von patientenspezifischen Zellen zur molekularen Analyse der Pathogenese und Medikamentenwirkung unentbehrlich.

Ziele: Ziel dieser Studie ist es, eine neuartige in vitro basierte Methodik zu etablieren, die MW patientenspezifische Zellen aus induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSCs) generiert. Diese Technologie soll der Überprüfung eines neuartigen Wirkstoffes dienen.

Methodik: Urin von MW Patienten mit unterschiedlichen Mutationen und Krankheitsverläufen wurde für die Isolation von renalen epithelialen Zellen aufbereitet und durch episomale Vektoren zu iPSCs reprogrammiert. Nach ihrer Charakterisierung wurden die MW-iPSCs unter Verwendung von spezifischen Wachstumsfaktoren zu hepatozytenartigen Zellen (MW-iHeps) differenziert. Die MW-iHeps wurden mittels qRT-PCR, Durchflusszytometrie und Immunzytochemie charakterisiert, bevor sie mit einem neuartigen Chelator unter verschiedenen Cu-Bedingungen behandelt wurden.

Ergebnis: Nach Kultivierung des Urins konnten Zellen generiert werden, die zu stabilen Zelllinien heranwuchsen. Die Reprogrammierung erzeugte iPSCs mit pluripotentem Charakter. Die hepatogene Differenzierung führte zu MW-iHeps, deren Morphologie, Genexpression und Funktion humanen Hepatozyten ähneln. Nachdem die Cu beladenen MW-iHeps mit dem neuartigen Chelator behandelt wurden, zeigten sie eine signifikante Abnahme des Cu Gehalts.

Schlussfolgerung: Unsere Ergebnisse zeigen, dass iPSCs aus dem Urin von MW Patienten zu iHeps differenziert werden und als in vitro Plattform zur Evaluierung von neuen Medikamenten dienen können.