Erste Ansätze in der Zell- und Gentherapie

Bei einem schweren Herzinfarkt sterben etwa 25 Prozent der Herzmuskelzellen – das sind etwa eine Milliarde Zellen. Eine Strategie, den Verlust auszugleichen, könnte daher sein, neue Zellen in das Organ einzubringen oder die vorhandenen Zellen zur Teilung anzuregen. Denn die Teilungsrate der Kardiomyozyten liegt nach heutigem Kenntnisstand zwischen 0,5 und 1 Prozent pro Jahr und ist damit zu gering, um die massiven Verluste auszugleichen. Daher arbeiten Forscher an Möglichkeiten, die Teilungsrate zu erhöhen. So könnte etwa der sogenannten Hippo-Pathway, ein Signalweg, der die Organgröße begrenzt, ausgeschaltet werden. In Tierversuchen hat dies bereits funktioniert, berichtete Hirt. Das Herz nehme an Größe zu, die Zunahme sei aber ziemlich ungerichtet. »Es ist noch ein weiter Weg bis in die Klinik«, so sein Fazit.

Neben der geringen Teilungsrate von Kardiomyozyten ist ein weiteres Problem, dass im Herzen nach heutigem Wissen keine Vorläuferzellen vorhanden sind, die zur Bildung neuer Zellen angeregt werden könnten. »Wir müssen also Zellen in das Organ spritzen«, sagte Hirt. Dass dieser Ansatz funktioniert, konnte ein US-amerikanisches Team bereits 1994 zeigen: Embryonale Stammzellen, die in Mäuseherzen injiziert wurden, integrierten sich im Gewebe (DOI: 10.1126/science.8140423). Mit humanen embryonalen Stammzellen zu arbeiten, ist aber ethisch problematisch, weil für ihre Gewinnung Embryonen zerstört werden. Aus dem Dilemma half die Entwicklung von sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC). Dies sind Gewebezellen, die durch verschiedene Faktoren zu Stammzellen reprogrammiert werden.

Diese iPSC lassen sich zu Kardiomyozyten ausdifferenzieren, die auch kontrahieren können, berichtete der Mediziner. Sie können in das Herz infundiert werden. Bessere Ergebnisse erreicht man jedoch, wenn die Zellen in einer biokompatiblen Matrix eingebettet sind und eine Art lebendes Pflaster bilden. Solche Konstrukte lassen sich auf Herzen transplantieren , wie Forscher aus Hirts Arbeitsgruppe zeigen konnten (»Science Translational Medicine«, DOI: 10.1126/scitranslmed.aaf8781). Transplantierte das Team  das künstliche Gewebe auf die Herzen von Meerschweinchen, bei denen zuvor ein Infarkt induziert worden war, überlebten die Transplantate und auch deren Pumpleistung verbesserte sich, berichtete Hirt. Da die Transplantate nur durch Diffusion mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt werden, ist ihre Größe beschränkt. Mittlerweile versucht man allerdings, neben Kardiomyozyten weitere Zelltypen wie Endothelzellen in das Konstrukt zu integrieren, um die Vaskularisierung zu erleichtern.