Gentechnik Forscher verwandeln Bindegewebe direkt in Herzzellen

Herzinfarkte hinterlassen oft Narben im Herzmuskel - und das Organ bleibt geschwächt. Nun ist es Forschern bei Mäusen gelungen, mit einem Gencocktail Bindegewebszellen direkt in Herzmuskelzellen umzuwandeln. Die Ergebnisse wecken Hoffnung auf neue Therapien.

Erbgut: Eine veränderte Zusammensetzung der Gene macht Gewebe- zu Muskelzellen
AFP

Erbgut: Eine veränderte Zusammensetzung der Gene macht Gewebe- zu Muskelzellen


Selbst wer einen Herzinfarkt überlebt, trägt schwere Schäden davon: Teile des Herzmuskels verkümmern durch die mangelnde Durchblutung. Was bleibt, sind Narbengewebe und ein geschwächtes Organ, das nur unter großer Anstrengung die Blutmassen durch den Körper pumpen kann. Nun hat ein internationales Forscherteam eine neue Methode entwickelt, die Hoffnung auf eine Regeneration des Herzens macht: Bei Mäusen ist es ihnen gelungen, mit Hilfe eines Gencocktails einfache Bindegewebszellen direkt in schlagende Herzmuskelzellen umzuwandeln. Eine derartige Umprogrammierung sei zuvor nur mit einem Zwischenschritt über Stammzellen möglich gewesen, berichten die Forscher um Deepak Srivastava von der University of California in San Francisco im Fachmagazin "Cell".

Auf der Suche nach dem Hauptregulator des Herzmuskels begannen die Wissenschaftler damit, Bindegewebszellen von Mäusen - sogenannte Fibroblasten - mit einem Cocktail aus 14 Genen zu behandeln. Von allen Genen war bekannt, dass sie an der Formation des Herzens beteiligt sind. Zwar waren die ersten Reaktionen auf die Gene nur gering. Vereinzelt entdeckten die Forscher jedoch schlagende Herzmuskelzellen in der Petrischale, die sich aus den Gewebezellen entwickelt hatten. Indem sie schrittweise Substanzen aus dem Cocktail ausschlossen, identifizierten die Forscher schließlich drei Gene als Auslöser des Effekts: Gata4, Mef2c und Tbx5.

Ohne die restlichen Gene erwiesen sich die drei Kandidaten als souveräne Umprogrammierer: Mit Hilfe eines Virus in das Erbgut der Gewebezellen eingeschleust, begannen die Gene, die Zellen zu manipulieren und in Herzmuskelzellen umzuwandeln. Dafür entnahmen die Forscher zuerst einfache Fibroblasten aus dem Herzen der Mäuse und behandelten sie einen Tag lang im Labor mit dem Gencocktail. Wieder in das Herz der Mäuse eingeschleust, entwickelten sich aus den behandelten Zellen schlagende Muskelzellen: Innerhalb von zwei Wochen hatte sich ein Fünftel der behandelten Zellen verändert, für die Forscher eine gute Bilanz.

Bereits im Januar war es Forschern gelungen, Hautzellen direkt in Nervenzellen zu verwandeln. Die neuen Ergebnisse sind ein Hinweis darauf, dass die direkte Transformation auch mit anderen Zelltypen möglich ist. Bisher war eine Transformation immer nur mit einem Zwischenschritt mit Stammzellen möglich: Bei dem Verfahren verwandeln Forscher Zellen ebenfalls mit Hilfe von Genen in sogenannte induzierte pluripotente Stammzellen (iPS, siehe Kasten links), aus denen sich generell jedes Gewebe bilden kann. Ins Herz gespritzt, können sich die Stammzellen schließlich in die gewünschten Muskelzellen weiterentwickeln. Das Prozedere birgt jedoch mehrere Risiken: So können Stammzellen ins Gewebe eingebracht beispielsweise auch Tumoren auslösen.

Diese Gefahr könnte eine direkte Umprogrammierung eliminieren. Die Forscher setzen große Hoffnungen in ihre Erkentnisse. "Die Möglichkeit, Fibroblasten in Herzmuskelzellen umzuwandeln, eröffnet vielfältige therapeutische Möglichkeiten", sagt Srivastava. Bis zu einer tatsächlichen Therapie ist es allerdings noch ein langer Weg. Weitere Ergebnisse müssen zuerst zeigen, ob eine derartige Umprogrammierung auch bei menschlichen Zellen möglich ist.

irb/ddp



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