Herzmuskelzellen aus Vorläuferzellen hergestellt

Foto: Herzkreislauf

In Deutschland erleiden jedes Jahr mehr als
250 000 Menschen einen Herzinfarkt;
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Zugleich gelang es dem Team um Professor Katja Schenke-Layland vom Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart, dass sich diese kardiovaskulären Vorläuferzellen (CPCs) aus induziert-pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) bilden. Aus diesen CPCs entwickelten sich alle im Herz vorkommenden Zellen. In der Maus integrierten sie sich in das Herz.

Allein in Deutschland erleiden jedes Jahr mehr als 250 000 Menschen einen Herzinfarkt. Zwar ist die Sterblichkeitsrate hierzulande seit wenigen Jahren rückläufig, doch zählt der Herzinfarkt in den Industrienationen nach wie vor zu den häufigsten Todesursachen. Bei einem Herzinfarkt stirbt – durch den Verschluss eines Herzkranzgefäßes, welches das Herz mit Blut versorgt – ein Teil des Herzmuskelgewebes ab. Die Herzmuskelzellen regenerieren sich im erwachsenen Menschen nicht, sodass bei einem großen Teil der Patienten die Pumpleistung des Herzens – und damit ein gutes Stück Lebensqualität – auf Dauer beeinträchtigt ist. Um die Funktionsfähigkeit des Herzens nach einem Herzinfarkt wiederherzustellen, bräuchten Mediziner funktionale adulte, das heißt reife und differenzierte Herzmuskelzellen, wie sie in einem erwachsenen Menschen vorkommen.

Die Differenzierung solch funktionaler Herzmuskelzellen aus klar definierten kardiovaskulären Vorläuferzellen (cardiovascular progenitor cells, CPCs) ist dem Forscherteam um Schenke-Layland und ihren Kollegen Doktor Ali Nsair von der University of California Los Angeles (UCLA) nun im Mausmodell gelungen.

Herzmuskelzellen entwickeln sich im Laufe der Embryonalentwicklung des Menschen und anderer Säuger – ebenso wie Endothelzellen und glatte Muskelzellen – aus den kardiovaskulären Vorläuferzellen. Diese sind daher seit langem für die medizinisch-biologische Forschung von großem Interesse, konnten bisher aber nicht wirklich genutzt werden. Der Grund: Die Marker, mit denen sich die kardiovaskulären Vorläuferzellen identifizieren lassen, wie beispielsweise Islet1 oder auch Nkx2.5, befinden sich im Inneren der Zellen. Der Nachweis der Vorläuferzellen geht also zwangsläufig mit ihrer Zerstörung einher. Damit die wertvollen Zellen auch für die Erforschung und Therapie von Herzmuskelerkrankungen zur Verfügung stehen, muss man sie „lebend“ aus einer Kultur, in der verschiedene Zelltypen entstehen, herausfischen können.

Die Forscher konnten zwei Marker auf der Oberfläche der kardiovaskulären Vorläuferzellen nachweisen, mit denen sich diese Zellen eindeutig und unter vollem Erhalt ihrer biologischen Funktion identifizieren lassen, die Rezeptoren Flt1 (VEGFR1) und Flt4 (VEGFR3). Die kardiovaskulären Vorläuferzellen konnten die Wissenschaftler mit diesen Markern erstmals lebend markieren und isolieren.

MEDICA.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB