Herz-Kreislauf

Die Fähigkeit, Herzmuskel aus Narbengewebe wiederherzustellen, kommt näher

Ein Team biomedizinischer Ingenieure hat uns den Tag näher gebracht, an dem wir in der Lage sind, bei Herzinfarkten beschädigtes Gewebe zu regenerieren.

In der Fachzeitschrift Scientific Reports erklärt das Team vom Ann College of Engineering der University of Michigan, Ann Arbor, wie es im Narbengewebe verbreitete Zellen in Kolonien schlagender Herzzellen umwandelte.

Frühere Versuche, Zellen in Narbengewebe direkt in Herzmuskelzellen umzuprogrammieren, haben geringe Erfolgsraten gezeigt. Das Team glaubt, dass einer der Gründe mit der Umgebung der Zellen zu tun hat, die kaum verstanden wird, wie Senior-Autor Andrew Putnam, ein Associate Professor für Biomedizintechnik, erklärt:

"Viele Reprogrammierungsstudien berücksichtigen nicht die Umgebung, in der sich die Zellen befinden - sie betrachten nichts anderes als die Gene."

Prof. Putnam, der ein Labor leitet, das sich auf Zellsignalisierung in künstlichem Gewebe spezialisiert, sagt: "Die Umwelt kann die Expression dieser Gene diktieren."

Die Zellen dazu zu ermutigen, enge Kolonien zu bilden, könnte ein wichtiger Schritt sein

Für ihre Studie versuchte das Team, aus Mausembryonen gewonnene Narbenzellen, die Fibroblasten genannt wurden, in Herzmuskelzellen zu verwandeln, indem sie diese in Gelen unterschiedlicher Steifheit kultivierten.

Um die Umwandlung von Fibroblasten in Muskelzellen zu beginnen, infizierten sie sie mit einem Virus, das Gene trug, die von Stammzellen exprimiert wurden. Diese "Transgene" täuschten die Fibroblasten dazu, sich wie Stammzellen zu verhalten.

Dieser Schritt wird normalerweise bei der direkten Neuprogrammierung übersprungen, aber indem man ihn einbezieht, hat das Team die Zellen dazu gebracht, sich zu teilen und Kolonien zu bilden. Sonst wären sie als "einsame Ranger" geblieben.

Eine enge Gemeinschaft dieser Vorläuferzellen könnte mit dem nächsten Schritt geholfen haben, denn wenn sie sich entwickeln, sind Herzmuskelzellen auch gemütlich mit ihren Nachbarn.

Nach einer Woche, in der sich die Zellen in den verschiedenen Gelen entwickeln konnten, fügten die Forscher ein Protein hinzu, das das Wachstum von Herzgewebe anregt, indem es den Vorläuferzellen signalisiert, sich in Herzmuskelzellen umzuwandeln.

Einige Tage später kontrahierten einige der Zellkolonien spontan, wie Kolonien von Herzmuskelzellen.

Die besten Ergebnisse traten in Fibrin- und Fibrin-Kollagen-Gelen auf

Die Forscher fanden heraus, dass die Gele, die die besten Ergebnisse erzielten, Fibrin- und Fibrin-Kollagen-Mischungen waren. In diesen Umgebungen konvertierte sogar die Hälfte der Kolonien zum Herzmuskel.

Fibrin-Gele basieren auf Proteinen, die Blutplättchen zu Blutgerinnseln führen, während Kollagen-basierte Gele aus Gerüstproteinen hergestellt werden, die dem Gewebe Struktur verleihen.

Das Team sagt, es ist nicht sicher, warum Fibrin scheint so erfolgreich bei der Unterstützung der Herzmuskelzellen. Unter Belastung härtet Fibrin im Gegensatz zu den meisten Materialien, die sich dehnen oder schwächen würden.

Prof. Putnam sagt, vielleicht ist das Fibrin gelungen, weil der Herzmuskel besser mit einem Material arbeitet, das versteift, wenn es kontrahiert.

Es ist noch ein weiter Weg, bis solche Erkenntnisse in etwas Sinnvolles für die Herzmedizin umgesetzt werden. Zum Beispiel ist die Verwendung von Viren zum Einfügen der Reprogrammierungsgene insofern riskant, als sie zu Tumoren führen kann, und es muss eine Möglichkeit geben, das Narbengewebe zu verändern, so dass es Zellreprogrammierung oder Transplantationen von außerhalb des Körpers gewachsenen Zellkolonien akzeptiert.

In der Zwischenzeit berichtete Medical News Today kürzlich von einem Team der University of Manchester in Großbritannien, das zeigte, wie sie Mausleberzellen ohne Verwendung von Viren zu pluripotenten Stammzellen umprogrammierten.

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