Herzgewebe: Züchtung in der Petrischale

12.03.2013

Foto: Herzzellen im Reagenzglas

Zukunftsvision: Herzgewebe aus dem Labor; © TU Wien

Herzgewebe neu herstellen statt Spenderherzen transplantieren: An der Technischen Universität Wien wurden Substanzen entwickelt, mit denen man funktionsfähige Herzzellen wachsen lassen kann.

Aufgeschürfte Haut wächst rasch wieder nach, geschädigtes Herzgewebe kaum – daher hinterlässt ein Herzinfarkt oft schwere langfristige Schäden. An der TU Wien wurden nun Substanzen entwickelt, die körpereigene Vorläuferzellen in funktionsfähige, schlagende Herzmuskelzellen umwandeln. Diese Entdeckung könnte die Tür zu einer ganz neuen Art der regenerativen Medizin öffnen.

Embryonale Stammzellen können sich zu beliebigen Gewebetypen weiterentwickeln. Adulte Stammzellen können sich auch noch in unterschiedliche Zelltypen umwandeln, haben aber schon ein deutlich geringeres Differenzierungspotenzial. „Welche Mechanismen die Differenzierung von Stammzellen zum Gewebe im Detail beeinflussen ist heute bei Weitem noch nicht verstanden“, sagt Professor Marko Mihovilovic (Institut für Angewandte Synthesechemie, TU Wien). Seiner Forschungsgruppe gelang es nun, Substanzen herzustellen, mit denen sich diese Differenzierung ganz gezielt steuern lässt: So kann man Vorläuferzellen zu neuem Herzgewebe werden lassen, das schließlich in der Petrischale zu schlagen beginnt.

„Von verschiedenen Substanzen ist bekannt, dass sie eine Auswirkung auf die Entwicklung von Herzgewebe haben. Wir haben systematisch Verbindungen mit cardiogenem Potential synthetisiert und getestet“, erklärt Thomas Linder, der an der TU Wien über die Differenzierung von Herzgewebe arbeitet. Diese maßgeschneiderten Substanzen werden dann an der Medizinischen Universität Wien an den Vorläuferzellen von Mäusen getestet. „Mit unseren neuen Triazin-Derivaten gelang eine dramatische Effizienzsteigerung im Umwandeln von Vorläuferzellen zu Herzzellen im Vergleich zu bereits bekannten Substanzen, die bislang erprobt wurden“, sagt Mihovilovic.

Der entscheidende Vorteil der Syntheseverfahren, die an der TU Wien entwickelt wurden, ist ihre Flexibilität: „Unsere modularen Synthesestrategien kann man mit LEGO-Bausteinen vergleichen: Aus sehr einfachen Grundbausteinen lässt sich rasch ein hohes Maß an Komplexität schaffen“, sagt Mihovilovic.

Nun geht es darum, aus dem neuen pharmakologischen Werkzeug einen echten Wirkstoff zu entwickeln, der für den Menschen eingesetzt werden kann. „Wichtig ist es, den genauen Wirkmechanismus aufzuklären. Wir wollen auf molekularer Ebene verstehen, wie unsere Substanzen Einfluss auf die Zellentwicklung nehmen“, sagt Mihovilovic. Kennt man diesen Mechanismus, sollte es möglich sein, gezielte Therapieformen zu erarbeiten.

„Wir wollen die Tür zu einer völlig neuen Art der regenerativen Medizin aufstoßen“, hofft Mihovilovic. „Derzeit steht die Transplantationsmedizin im Vordergrund, doch viel besser wäre es, im Labor das passende neue Gewebe herstellen zu können – mit der Original-DNA der Patienten, sodass Abstoßungsreaktionen ausgeschlossen sind.“

Nicht nur die Differenzierung von Vorläuferzellen zu funktionalem Gewebe kann man durch chemische Signale steuern. Es ist sogar möglich, den umgekehrten Weg zu gehen und aus ausdifferenzierten Zellen wieder pluripotente Zellen zu generieren, die sich danach zu unterschiedlichen Gewebetypen entwickeln können. „Unsere Zukunftsvision ist: Wir verwenden Zellmaterial, das leicht zu entnehmen ist, etwa aus der Haut, behandeln es mit einem Cocktail verschiedener Chemikalien und lassen dadurch neues Gewebe entstehen“, sagt Mihovilovic.

MEDICA.de; Quelle: Technische Universität Wien