Maßgeschneiderte Therapien in der Zukunft?

Atlas des menschlichen Herzens vorgelegt

Forscher/-innen aus drei Kontinenten haben eine erste ausführliche Skizze des Atlas des menschlichen Herzens vorgelegt – um die Funktion des lebenswichtigen Organs besser zu verstehen und um zu erhellen, was während einer Herzerkrankung schiefläuft.

Herzatlas mit Tiefenschärfe

Herzatlas mit Tiefenschärfe | yodiyim, fotolia

Tag für Tag schlägt das menschliche Herz zuverlässig rund 100.000 Mal. Es pumpt das Blut immer nur in eine Richtung durch die vier verschiedenen Kammern; die Geschwindigkeit variiert bei Ruhe, während des Sports und bei Stress. Dafür müssen die Zellen in jedem Teil des Herzens bei jedem Herzschlag koordiniert vorgehen. Wie dem Organ diese anspruchsvolle Aufgabe gelingt, ist bislang allerdings erstaunlich wenig bekannt. Professor Norbert Hübner, der Leiter der Arbeitsgruppe „Experimentelle Genomik von Herz-Kreislauf-Erkrankungen“ am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC), hat gemeinsam mit Dr. Sarah Teichmann vom Wellcome Sanger Institute im britischen Cambridge, Professor Jonathan Seidmann und Professorin Christine Seidmann, beide von der Harvard Medical School in Boston, und Dr. Michela Noseda vom Imperial College London vor rund drei Jahren ein Projekt namens „Human Heart Cell Atlas“ ins Leben gerufen, mit dem sie das Herz Zelle für Zelle verstehen möchten.

Teil des internationalen Großprojekts „Human Cell Atlas“

Der Atlas der Herzzellen ist Teil des internationalen Großprojekts „Human Cell Atlas“ und wird von der Chan Zuckerberg Initiative mit knapp vier Millionen US-Dollar sowie vom Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) und der British Heart Foundation mit 2,5 Millionen Euro gefördert. Die an dem Projekt beteiligten Teams aus 33 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die an 19 Institutionen in Deutschland, Großbritannien, den USA, Kanada, China und Japan forschen, haben rund eine halbe Million einzelne Zellen und Zellkerne des menschlichen Herzens analysiert. Jetzt können sie einen ersten ausführlichen Entwurf des Herzzellatlas vorlegen. Er zeigt eine enorme Vielfalt der Zellen und enthüllt zuvor unbekannte Subtypen von Herzmuskelzellen und stützenden Herzzellen, schützende Immunzellen des Herzens und ein weit verzweigtes Netzwerk von Blutgefäßzellen. Sie errechnen zudem, wie die Zellen kommunizieren, um das Herz in Gang zu halten.

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Durch umfangreiche Einzelzellsequenzierung möglich

„Dies ist das erste Mal, dass sich irgendjemand in diesem Maßstab einzelne Zellen des menschlichen Herzens angeschaut hat. Das ist erst durch umfangreiche Einzelzellsequenzierung möglich geworden“, sagt Professor Norbert Hübner, ein Hauptautor vom MDC, der Charité - Universitätsmedizin Berlin, dem Berlin Institute of Health (BIH) und dem DZHK in Deutschland. „Diese Studie zeigt, was diese Technik und internationale Kooperationen leisten können. Das gesamte Spektrum der Herzzellen und ihre Genaktivität zu kennen, ist eine grundlegende Notwendigkeit. Nur so kann man verstehen, wie das Herz funktioniert und wie es auf Stress und Krankheit reagiert.“

Ziel: Maßgeschneiderte Therapien in der Zukunft

Professorin Christine Seidman, eine Hauptautorin vom Brigham and Women’s Hospital, der Harvard Medical School und dem Howard Hughes Medical Institute, sagt: „Millionen Menschen werden wegen Herz-Kreislauf-Erkrankungen behandelt. Wir wollen zunächst das gesunde Herz verstehen. So können wir nachvollziehen, wie das Zusammenspiel von Zelltypen und Zellzuständen lebenslange Leistungsfähigkeit ermöglichen kann und wie sich dieses Zusammenspiel während einer Erkrankung unterscheidet. Letztendlich können diese grundlegenden Erkenntnisse auf spezifische Ziele hinweisen, die zu maßgeschneiderten Therapien der Zukunft führen und damit eine personalisierte Medizin für Herzkrankheiten schaffen, die für jeden Patienten und jede Patientin die Wirksamkeit der Behandlung verbessert.“ Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind weltweit die häufigste Todesursache. Jedes Jahr sterben daran 17,9 Millionen Menschen, meist aufgrund eines Infarkts oder eines Schlaganfalls.