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Regenerative Medizin: Forscher entwickeln "Herzinfarkt-Pflaster"

Ein Medizinertraum ist näher gerückt: US-Wissenschaftler haben auf einem Polymer-Gerüst schlagende Herzzellen züchten können. Damit könnte man einmal krankes Gewebe nach einem Herzinfarkt ganz einfach wieder reparieren.

Wenn man ihn überlebt, hat man Glück. Aber auch dann ist man noch nicht aus dem Schneider: Ein Herzinfarkt hinterlässt abgestorbenes Gewebe im empfindlichen Herzmuskel. Die Pumpleistung kann danach so sehr vermindert sein, dass das ganze weitere Leben davon beeinträchtigt ist. Im schlimmsten Fall braucht der Patient irgendwann ein neues Herz - bei dem allgemeinen Mangel an Spenderorganen eine schwierige Situation.

Gezüchtete Herzzellen auf Gerüst: "Man konnte die Zellen auf dem Gerüst schlagen sehen"
G.C. Engelmayr

Gezüchtete Herzzellen auf Gerüst: "Man konnte die Zellen auf dem Gerüst schlagen sehen"

Warum nicht also einfach das Herz wieder reparieren, haben sich George Engelmayr, Lisa Freed und ihre Kollegen vom Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology im US-Bundesstaat Massachusetts gefragt. Im Fachmagazin " Nature Materials" beschreiben die Wissenschaftler, wie sie mit einer Art Pflaster aus Zellen krankes Herzgewebe regenerieren konnten.

Sie entwickelten ein dreidimensionales Gerüst aus einem Polymer, das vom Körper innerhalb weniger Wochen abgebaut wird. Mit einem Laser frästen die Forscher 500 Mikrometer große Waben in das Polymer, sodass eine akkordeonartige Struktur entstand. In die Waben-Wände des Gerüstes injizierten die Forscher Herzzellen von zwei Tage alten Ratten und ließen das Stützgewebe in einer Nährlösung eine Woche lang wachsen.

Ein Traum der Mediziner ist es, einmal kaputte Organe aus körpereigenen oder maßgeschneiderten Stammzellen ganz neu zu züchten. Die nun vorgestellte Methode ist ein erster Schritt hin zu solch einer regenerativen Medizin.

Prinzipiell sind solche Gewebe-Gerüste nichts Neues, sie werden bereits zur Regeneration von Knorpelgewebe eingesetzt. Herzgewebe künstlich darauf zu züchten, ist jedoch wesentlich schwieriger, weil die Muskelzellen sich passend zu den umliegenden Muskelfasern des Herzens ausrichten und integrieren müssen. Nur so können die neuen Herzmuskelzellen mit den alten koordiniert im Verbund schlagen und das Blut effizient in den Körperkreislauf pumpen.

Lisa Freed vermutet, dass die neuen Zellen in dem Gerüst in Schichten von der Wand hin zum Zentrum der Waben wuchsen - was zu einem ovalen Ring aus Zellen führte, die mehrheitlich längs ausgerichtet waren. Eine weiterer kritischer Punkt war, dass die Herzzellen auf dem Gerüst - wie im richtigen Herzgewebe - tatsächlich auch elektrische Verbindungen untereinander ausbildeten. Das konnten die Wissenschaftler eindrucksvoll nachweisen: Als sie an die Zellen Strom legten, kontrahierten sie. Engelmayr: "Man konnte die Zellen auf dem Gerüst schlagen sehen."

Die Forscher sehen für ihre Methode einstweilen eher Anwendungen in der pharmazeutischen Forschung als in der klinischen Praxis. Mit Hilfe des mit ihrer Methode künstlich erzeugten Herzmuskelgewebes könnte man neue Herz-Medikamente auf ihre Wirksamkeit testen.

In Zukunft aber ließe sich das Polymer-Gerüst - beispielsweise mit Stammzellen bestückt - aber auch in beschädigte Herzen oder andere Organe einbringen. Da es flexibel ist und sich mit dem Herzen ausdehnen kann, sollte es sich integrieren ohne selbst weiteren Schaden anzurichten, glauben die Forscher.

Erst im Frühjahr war es Wissenschaftlern gelungen, tote Rattenherzen mit Stammzellen wieder zum Leben zu erwecken. Dabei diensten die Herzen toter Ratten als Gerüst - die Forscher hatten zuvor die Herzen von allen Zellen befreit, übrig war nur noch Bindegewebe, auf das sie die Stammzellen aufbrachten.

lub

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