Neuer Therapieansatz zur Herzreparatur nach einem Herzinfarkt

Nach einem Herzinfarkt ist der menschliche Körper nicht in der Lage, verlorenes Gewebe zu reparieren, da das Herz nicht in der Lage ist, neue Muskeln zu bilden. Die Behandlung mit Herzvorläuferzellen könnte jedoch zur Bildung funktionsfähiger Herzzellen an verletzten Stellen führen. Dieser neue Therapieansatz wird von einem internationalen Team in eingeführt Natur Zellbiologie. Ziel ist es, innerhalb der nächsten zwei Jahre mit klinischen Studien zu beginnen.

Wie kann die Herzfunktion nach einem Herzinfarkt wiederhergestellt werden? Mit geschätzten 18 Millionen Todesfällen aufgrund von Herz-Kreislauf-Erkrankungen pro Jahr nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) ist dies weltweit Gegenstand der Forschung. Eine mögliche Antwort könnte die Behandlung mit einem angereicherten Pool humaner pluripotenter Stammzellen abgeleiteter ventrikulärer Vorläufer, kurz HVPs, sein. Ein internationales Team bestehend aus der Technischen Universität München (TUM) und ihrem Universitätsklinikum rechts der Isar, dem schwedischen Karolinska Institutet, dem schwedischen Biotech-Startup Procella Therapeutics und dem biopharmazeutischen Unternehmen AstraZeneca hat diesen Ansatz in einer in der Fachzeitschrift veröffentlichten Studie untersucht Natur Zellbiologie.

Viele Herzerkrankungen führen zum Tod von Herzmuskelzellen und Blutgefäßen. Sie werden durch fibrotisches Narbengewebe ersetzt, was zu einer weiteren Verschlechterung der Herzfunktion führt. Einige Tiere, insbesondere Amphibien und Fische, können solche Schäden reparieren – eine Fähigkeit, die dem Herzen eines erwachsenen Menschen fast vollständig fehlt. Ein experimenteller Ansatz zur Wiederherstellung von verlorenem Herzgewebe ist die Stammzelltherapie. Frühere Studien umfassten die Verwendung von Herzzellen, die aus Stammzellen gezüchtet wurden, insbesondere Kardiomyozyten. Allerdings traten häufig Nebenwirkungen wie unregelmäßiger Herzschlag und tödliche Herzrhythmusstörungen auf.

Herzvorläuferzellen statt differenzierter Herzzellen

Das Team um Karl-Ludwig Laugwitz, Professor für Kardiologie an der TUM, untersucht dagegen menschliche ventrikuläre Vorläuferzellen. Diese Zellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Bildung des Herzens während der Entwicklung. Im Laufe der Zeit differenzieren sie sich in die verschiedenen Zelltypen des Herzens, darunter auch Kardiomyozyten. Dem Team ist es gelungen, eine große Anzahl solcher HVPs aus humanen embryonalen pluripotenten Stammzellen herzustellen.

Dies stellt den Höhepunkt von zwei Jahrzehnten unserer Arbeit dar, in der wir versucht haben, die ideale Zelle für den Wiederaufbau des Herzens zu finden.

Kenneth R. Chien, Professor für Herz-Kreislauf-Forschung, Karolingisches Institut

Komplexe molekulare Mechanismen

Mit diesen Zellen untersuchten die Wissenschaftler die komplexen molekularen Prozesse, die an der Reparatur geschädigter Bereiche des Herzmuskels beteiligt sind. „In Laboruntersuchungen konnten wir zeigen, wie HVPs geschädigte Regionen im Herzen gewissermaßen aufspüren, an Verletzungsstellen wandern und zu funktionierenden Herzzellen heranreifen können. Außerdem verhindern sie durch Übersprechen aktiv die Bildung von Narbengewebe mit Fibroblasten, wie wir die Zellen nennen, die das strukturelle Gerüst für das nicht funktionsfähige Bindegewebe bilden“, sagt Prof. Laugwitz, der die Erste Medizinische Abteilung des Klinikums rechts der Isar der TUM leitet.

Erfolgreiche Behandlung von Schweineherzen

Im nächsten Schritt untersuchte das interdisziplinäre Team an Schweinen die Wirksamkeit der Behandlung eines geschädigten Herzens mit HVPs. Physiologisch sind Schweineherzen denen des Menschen recht ähnlich. Daher werden Versuche mit Schweinen oft kurz vor Beginn von Studien an menschlichen Patienten durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass Herzschäden auch bei großen Tieren zuverlässig repariert werden können, ohne dass schwerwiegende Nebenwirkungen beobachtet werden. „Die Behandlung zeigte erfolgreich die Bildung von neuem Herzgewebe und vor allem eine verbesserte Herzfunktion und weniger Narbengewebe“, sagt Dr. Regina Fritsche-Danielson, Leiterin der Forschung und frühen Entwicklung bei AstraZeneca.

Die Forscher streben an, innerhalb der nächsten zwei Jahre mit klinischen Studien zu beginnen

In den kommenden Monaten und Jahren wollen die Wissenschaftler ihre aktuellen Forschungsergebnisse umsetzen, um eine Therapie für Herzpatienten zu entwickeln. Ein wichtiger Zwischenschritt ist die Entwicklung hypoimmunogener HVP-Linien. Derzeit ist es notwendig, das Immunsystem des Empfängers zu inaktivieren, um zu verhindern, dass es die Zellbehandlung zerstört. Hypoimmunogene Zellen würden diesen Schritt überflüssig machen, da sie für den Empfänger nicht als Fremdkörper identifiziert würden. Weitere Untersuchungen werden zu hypoimmunogenen Zellen und möglichen Nebenwirkungen durchgeführt. Ziel ist es, innerhalb der nächsten zwei Jahre klinische Studien zum therapeutischen Einsatz von HVPs zu starten.

„Die neuen Erkenntnisse zum therapeutischen Einsatz von HVPs stellen einen Meilenstein in der Behandlung verschiedenster Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz dar“, sagt Prof. Karl Ludwig Lauwitz. „Besonders ältere Patienten mit Begleiterkrankungen, für die größere Herzoperationen eine Überlastung darstellen würden, würden von einer Behandlung mit HVPs profitieren.“

Quelle:

Zeitschriftenreferenz:

Poch, CM, et al. (2022) Migrations- und Antifibrotikprogramme definieren das regenerative Potenzial menschlicher Herzvorläufer. Natur Zellbiologie. doi.org/10.1038/s41556-022-00899-8.

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