Herzpflaster aus Stammzellen

Die Entwicklung reparativer Therapieverfahren ist für Patienten mit Herzmuskelschwäche von besonderer Bedeutung. Nun haben Forscher der Universitätsmedizin Göttingen erstmalig ein Herzpflaster aus Stammzellen hergestellt.

Schematische Darstellung der Anwendung von schlagenden Herzpflastern für den Herzmuskelersatz bei Herzmuskelschwäche | © umg/zimmermann

Mehr als 20 Millionen Menschen sind weltweit von der Herzmuskelschwäche betroffen. Sie ist eine der häufigsten Erkrankungen mit Todesfolge. Mit den bisher bekannten Therapieansätzen konnte der Krankheitsverlauf verlangsamt, aber das Herz nicht repariert werden. Aufgrund des demographischen Wandels und der daraus bedingten ansteigenden Patientenzahl mit Herzmuskelschwäche sind Entwicklungen neuer reparativer Therapieverfahren besonders wichtig.

EHM mit natürlichen Eigenschaften

Forschern der Universitätsmedizin Göttingen am Deutschen Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) ist es nun erstmals gelungen, sogenannte Herzpflaster oder „Engineered Heart Muscle" (EHM) für den Wiederaufbau von verloren gegangenem Herzmuskelgewebe unter für klinische Anwendungen geeigneten Bedingungen herzustellen. Unter der Leitung von Prof. Dr. Wolfram-Hubertus Zimmermann, Direktor des Instituts für Pharmakologie und Toxikologie der UMG und Sprecher des DZHK-Standorts Göttingen wurden die Herstellungsbedingungen für EHM soweit entwickelt, dass eine Prüfung von EHM in Patienten mit Herzmuskelschwäche im Rahmen kontrollierter klinischer Studien erstmalig machbar scheint.

Mithilfe innovativer und individualisierbarer 3D-Druckverfahren ist es dem Team weiterhin gelungen, schlagende Herzpflaster in der für Patienten mit Herzmuskelschwäche nötigen Form und Größe herzustellen. Bisher im Labor nicht zu erzielende Eigenschaften eines erwachsenen Herzens werden von den EHM nun erzielt. Dazu gehört unter anderem eine Zunahme der Herzkraft bei Steigerung der Herzfrequenz - in jedem gesunden Menschen nachzuweisen aber bei Herzmuskelschwäche nicht mehr vorhanden. Die natürlichen Gewebeeigenschaften machen das EHM als Testsystem für die Entwicklung und Prüfung neuer Arzneimittel attraktiv sowie für eine direkte Anwendung als Herzpflaster.

Gefahrenloser Einsatz beim Menschen

Das Konzept der Herzreparatur basiert auf dem passgenauen Einbau schlagender Herzmuskelgewebe aus dem Labor in das erkrankte Herz. Die dem Herzen ähnliche stabile Funktion sowie die Möglichkeit der Simulation einer Herzmuskelschwäche mit typischen klinischen Begleiterscheinungen - Kraftverlust, Zelltod oder auch Biomarker Freisetzung - sind besonders für die Arzneimittelentwicklung von zentraler Bedeutung. Durch das neue Verfahren sind Tests am Menschen auch ohne die Gefährdung von Probanden und Patienten möglich für die Entwicklung wirksamer und sicherer Arzneimittel.

„Die von uns entwickelten hoch definierten Kulturbedingungen sind für eine Anwendung in der Arzneimittelentwicklung wie auch für eine Herzreparatur ein aus unserer Sicht entscheidender Durchbruch", erläutert Dr. Malte Tiburcy, Institut für Pharmakologie und Toxikologie der UMG und Erstautor der Publikation. „Auf Grundlage des von uns entwickelten Verfahrens bereiten wir aktuell die weltweit erste klinische Studie zum Herzmuskelaufbau über Herzpflaster in Patienten mit Herzmuskelschwäche vor", führt Prof. Zimmermann fort. (idw, red)

Literatur:

Tiburcy M, Hudson JE, Balfanz P, et al.: Defined Engineered Human Myocardium with Advanced Maturation for Applications in Heart Failure Modelling and Repair. Circulation (ahead of print; February 2017). DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.116.024145.