Maßgeschneiderte Herzklappen, die mitwachsen und sich regenerieren

Volker Blasek

Moderne Medizintechnik ermöglicht effektivere Herzbehandlungen

Die regenerative Medizin beschäftigt sich damit, lebendes Gewebe oder Organe im Labor auf der Basis menschlicher Zellen herzustellen. Forscher der Universität Zürich (UZH), der Technischen Universität Eindhoven und der Charité Berlin entwickeln derzeit maßgeschneiderte Lösungen für Herzoperationen. Im Fokus der Wissenschaftler sind individuelle Prothesen, die wachsen und sich regenerieren. Kürzlich gelang den Medizinern ein großer Durchbruch bei Modellversuchen mit Schafen.


Ein zentrales Element dieses Forschungsgebietes ist das sogenannte „Tissue Engineering“, bei dem „Ersatzteile“ im Reagenzglas gezüchtet werden. Mit diesen herangezüchteten Teilen sollen zukünftig auch defekten Zellen und Gewebe im menschlichen Körper ersetzt und die normale Funktion wiederhergestellt werden. Die lebenden Implantate haben gegenüber ihren künstlichen Vorgängern gewichtige Vorteile. Sie lösen keine Abwehrreaktion im Körper aus. Außerdem wachsen sie mit und regenerieren sich. Die Forschungsergebnisse wurden kürzlich in dem Fachjournal „Science Translational Medicine“ publiziert.

Mit lebenden Implantaten, die individuell auf den Träger abgestimmt sind, sollen bald Herzklappenfehler behoben werden. (Bild: psdesign1/fotolia.com)

Neuer Meilenstein in der regenerativen Medizin

Ein internationales Konsortium hat nun unter der Leitung von UZH-Professor Simon P. Hoerstrup einen neuen Meilenstein in der regenerativen Medizin erreicht. In Computersimulationen ist es den Forschern gelungen, vorherzusagen, wie gut selbst gezüchtete Herzklappen bei Schafen funktionieren, wachsen und sich regenerieren. „Dank den Simulationen können wir das Design und die Zusammensetzung der regenerativen Herzklappen optimieren und maßgeschneiderte Implantate für die Therapie entwickeln“, berichtet Hoerstrup vom Institut für Regenerative Medizin in einer Pressemitteilung der UZH.

Klinische Anwendung steht kurz bevor

Diese Simulationen stellen einen wichtigen und unabdingbaren Schritt zur klinischen Anwendung dar. Laut den Forschern lassen sich anhand der Computersimulation die Veränderungen in der Struktur der Herzklappe, die im Körper während des dynamischen Regenerationsprozesses auftreten, vorhersagen. Damit kann das Design der Herzklappe individuell angepasst werden. Die Wissenschaftler betonen, dass dies ein wichtiger Beitrag ist, die Technologien der regenerativen Medizin von der Theorie in die klinische Anwendung zu überführen.

Heutige Prothesen müssen regelmäßig gewechselt werden

Herzkrankheiten und Herzklappenfehler gehören zu den weltweiten Hauptursachen für Morbidität und Sterblichkeit. Den Wissenschaftlern zufolge, sind die heutigen künstlichen Herzklappen insbesondere bei Kindern mit angeborenen Herzfehlern eine unbefriedigende Lösung. Diese Prothesen müssen ständig ersetzt werden, weil sie nicht mit dem Körper mitwachsen. Die dadurch entstehenden Operationen steigern die Mortalitätsrisiken, was für die jungen Patienten und ihre Familien eine große psychosoziale Belastung darstelle.

Die letzten Hürden meistern

Trotz vielversprechender Forschungsresultate und erster klinischer Anwendungen müssen die Forscher noch einige Hürden meistern, bis die Technologie ein klinisches Routineverfahren sein kann. „Eine der größten Herausforderungen bei komplexen Implantaten wie Herzklappen besteht darin, dass jeder Patient ein individuelles Regenerationspotential besitzt“, erklärt Hoerstrup. Eine Allgemeinlösung für alle gebe es daher nicht. Er und sein Team arbeiten bereits seit mehr als 20 Jahren an dem kardiovaskulären „Tissue Engineering“.

Neue Studie in den Startlöchern

Aktuell wird am Universitäts-Kinderspital Zürich eine weitere Studie zu dem Thema vorbereitet. Erstmals sollen nun Kinder mit angeborenen Herzfehlern mit Blutgefäßen behandelt werden, die unter den neusten Standards aus den Bereichen regenerative Medizin und Robotik entwickelt wurden. (vb)