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Stammzellen reparieren Affenherzen

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Neues Herzmuskelgewebe (grün) aus Stammzellen (Veronica Muskheli)
Ein Herzinfarkt ist lebensbedrohlich – und selbst wer ihn überlebt, trägt oft bleibende Schäden am Herzmuskel davon. Seit längerem experimentieren Wissenschaftler deshalb daran, das zerstörte Gewebe mit Hilfe von Stammzellen zu reparieren. Aus diesen „Alleskönnern“ gezüchtete unreife Herzmuskelzellen sollen dabei die abgestorbenen Vorgängerzellen ersetzen. Dieses Verfahren haben nun US-Forscher erstmals an Primaten erprobt – weitestgehend erfolgreich. Ein Problem gab es allerdings: Die Affen litten hinterher vermehrt unter Herzrhythmusstörungen. Deren Ursache muss nun geklärt und beseitigt werden, bevor es weitergehen kann.

Stammzellen gelten als vielversprechende Helfer der Medizin: Weil sich die unreifen Zellen noch in alle Gewebe des Menschen umwandeln können, lassen sich mit ihnen zerstörte oder beschädigte Organe ersetzen – so zumindest die Hoffnung der Stammzellforscher. Bisher allerdings gibt es nur wenige bereits getestete Anwendungen, darunter bei Rückenmarksverletzungen und Netzhautschäden. Auch als Ersatz für beschädigtes Herzmuskelgewebe nach einem Herzinfarkt werden Stammzellen untersucht – bisher allerdings nur an kleinen Tieren wie Mäusen und Meerschweinchen. „Ob eine Transplantation von aus Stammzellen gezüchteten Herzmuskelzellen in klinischem Maßstab machbar, sicher und wirksam ist, bleibt bisher unbekannt“, erklären James Chong von der University of Washington in Seattle und seine Kollegen. Sie haben nun erstmals die Machbarkeit einer solchen Transplantation an Primaten untersucht.

Stammzell-Einsatz bei sieben Schweinsaffen

Für ihre Studie mussten die Forscher zunächst ein Problem überwinden: Um Schäden durch einen Herzinfarkt zu reparieren, benötigt man sehr große Mengen an Stammzellen, denn typischerweise gehen durch die Verstopfung der Gefäße mindestens eine Milliarde Herzmuskelzellen zugrunde. Eine entsprechend große Menge an aus Stammzellen gezogenen unreifen Herzmuskelzellen wird daher auch für die Reparatur benötigt, wie die Wissenschaftler erklären. Um diese Mengen zu erzeugen, vermehrten sie embryonale Stammzellen, brachten sie durch geschickte Manipulation der Kulturbedingungen dazu, sich zu unreifen Herzmuskelzellen zu entwickeln und froren sie dann in mehreren Portionen ein. War die benötigte Menge erreicht, begann die eigentliche Studie an sieben Südlichen Schweinsaffen (Macaca nemestrina), engen Verwandten der Meerkatzen.

Für das Experiment lösten Chong und seine Kollegen bei den Affen zunächst künstlich einen Herzinfarkt aus, indem sie einige Herzkranzgefäße blockierten. Diese Blockade wurde anschließend wieder durch einen Ballonkatheter aufgehoben. Kurz darauf injizierten die Forscher die aufgetauten, aus den Stammzellen gezüchteten unreifen Herzmuskelzellen in das beschädigte Areal. Nach 14 und nach 84 Tagen untersuchten die Wissenschaftler den Zustand der transplantierten Zellen und des Herzgewebes mit Hilfe verschiedener bildgebender Verfahren und Fluoreszenzmarkern.

Gute Regeneration – mit kleinem Schönheitsfehler

Die Ergebnisse waren durchaus ermutigend: „Alle mit den aus Stammzellen erzeugten Herzmuskelzellen behandelten Affen zeigten einen umfangreichen Muskelzuwachs in den Infarkt-Arealen“, berichten die Forscher. Immerhin 40 Prozent des zuvor zerstörten Herzmuskelgewebes regenerierte sich nach der Transplantation. Und noch viel wichtiger: Alle neu gebildeten Gewebe waren elektromechanisch mit dem Herzen verkoppelt – eine Voraussetzung, um das Herz in einem geregelten Pumprhythmus zu bringen. Die Analysen zeigten zudem, dass Blutgefäße in die Areale mit den transplantierten Zellen eingewachsen waren und diese mit Blut versorgten. „Das zeigt unseres Wissens nach zum ersten Mal, dass auch große Transplantate solcher Zellen erfolgreich von Gefäßen durchzogen werden und damit langfristig lebensfähig sind“, konstatieren Chong und seine Kollegen.

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Nach Ansicht der Forscher demonstrieren diese Experimente, dass eine Stammzell-Behandlung von Herzinfarktschäden prinzipiell auch in großem Maßstab – bei Primaten und vielleicht auch dem Menschen – möglich ist. Die Zellen reifen im Herzen zu erwachsenen Herzmuskelzellen heran und reparieren zumindest einen Teil des zerstörten Gewebes. Ein großes Problem gibt es allerdings noch: Bei den Affen traten nach der Behandlung vermehrt Herzrhythmusstörungen auf, wie die Forscher berichten. Solche Arrhythmien können zu lebensgefährlichem Flimmern führen – und wären damit ein K.O Kriterium für eine Stammzelltherapie. Daher seien nun weiter Versuche nötig, um aufzuklären, wie diese Arrhythmien entstehen, betonen Chong und seine Kollegen. „Für eine sichere klinische Anwendung müssen wie sie in den Griff bekommen.“

Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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Schnei|der|mus|kel  〈m. 25; Anat.〉 langer, dünner Beinmuskel, der den Oberschenkel hebt, ihn auswärtsdreht, das Bein spreizt u. dem gestreckten Knie Halt gibt

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