Infarkt-Therapie: Vernarbtes Gewebe erneuert

Forscher konnten erstmals vernarbtes Gewebe in Herzzellen umwandeln

27.04.2012

Kann vernarbtes Herzmuskelgewebe nach einem durchlebten Herzinfarkt künftig geheilt werden? Ein Forscherteam der US-amerikanischen Duke University Medical konnten erstmals mit Hilfe einer Injektion von Stammzellen vernarbtes Gewebe in Herzmuskelzellen erfolgreich umwandeln. Die Forschungsergebnisse könnten einen ersten Durchbruch der ansonsten seit 15 Jahren erfolglosen Stammzellforschung bedeuten.

Die Regeneration des Herzens mit neuen, funktionsfähigen Herzzellen bleibt eine enorme Herausforderung für kardiale Medizin. Ein therapeutischer Ansatz könnte die direkte Umwandlung von verletzten Herzregionen in funktionelles Gewebe sein. Das ist anscheinend einem Forscherteam nunmehr gelungen.

Vernarbtes Gewebe in Herzmuskelzellen umgewandelt
Nach einem Herzinfarkt bleibt bei vielen Betroffenen vernarbtes Gewebe im Herzen zurück. Als Folge daraus entwickeln sich Erkrankungen wie Herzschwäche und zum Teil gefährliche Herz-Rhythmus-Störungen. US-Forschern konnten während eines Tierexperiments mit Labormäusen defektes Narbengewebe direkt in Herzmuskelzellen umwandeln. Das geschah ohne Umweg per direktes Spritzen von Stammzellen in das betroffene Gewebe. Die Wissenschaftler vertreten die Auffassung, dass nach einer Erprobungs- und Bewährungszeit eine neuartige Therapie entwickelt werden kann, die auch bei Herzinfarkt-Patienten zur Anwendung kommen könnte.

Ohne Einsatz von Stammzellen
Bei dem Laborversuch wandelten die Wissenschaftler ohne den Einsatz von Stammzellen vernarbtes Herzgewebe in funktionelle Herzmuskelzellen um. Im Grundsatz zeigt das Verfahren „einen neuen Weg, um krankes oder zerstörtes Gewebe auch beim Menschen zu ersetzen“, wie die Forscher um Studienleiterin Tilanthi Jayawardena vom Duke University Medical Center (Durham/US-Staat North Carolina) in ihrem Ergebnisbericht schreiben. Zur Umwandlung des Narbengewebes setzen sie sogenannte „microRNAs“ ein. Diese bestehen aus mikroskopisch kleinen Molekülen, die für die Regulierung von zahlreichen Genen verantwortlich sind. Um einen Effekt zur erreichen, wurden die microRNAs in die Fibroblasten eingefügt. Fibroblasten sind Zellen, die sich nach einem Myokardinfarkt in den umliegenden Regionen des Herzmuskels bilden. Durch die Bildung der Zellen wird die Pump- und Schlagkraft des Herzens je nach Stärke des durchlebten Herzinfarktes bedeutet eingeschränkt. Die Patienten leiden unter Einschränkungen der Herz-Leistungsfähigkeit, weshalb sich häufig eine Herzinsuffizienz (Herzschwäche) im Nachhinein bildet. Körperliche Anstrengungen wie Gartenarbeit oder Treppensteigen fällt den Betroffenen zunehmend schwerer. Sie leiden unter Atemnot, schwachem Puls, Wasser in den Beinen und in der Lunge.

Umweg um ethische und technische Vorbehalte zu umgehen
Im ersten Forschungsdurchgang überprüften die Forscher die Funktionsfähigkeit der microRNAs in einigen Zelluntersuchungen. Die Fragestellung lautete, ob die Moleküle tatsächlich beschädigtes Gewebe reanimieren können. Im Labor bildeten sich tatsächlich Zellen, die eine ähnlich Struktur besitzen, wie konventionelle Herzmuskelzellen. Im Anschluss wurden im Tierversuch Mäuse mit den Molekülen therapiert. Auch beim zweiten Durchgang gelang die gewünschte Zellumwandlung. Bei der Therapiemöglichkeit werden „ethische und technische Vorbehalte, die bei der Verwendung von embryonale Stammzellen auftreten, vermieden“, wie das Forscherteam im Fachmagazin “Circulation Research” schreiben.

Vielfältige Behandlungsmöglichkeiten von verletztem Gewebe
Das Ergebnis eröffnet „vielfältige therapeutische Behandlungsmöglichkeiten“, wie Mitautor Victor Dzau in einer von der Duke University verbreiteten Mitteilung schreibt. „Wenn die Therapie im Herzen gelingt, kann es auch im Gehirn, in den Nieren und anderen Geweben angewendet werden“. Die Forscher gehen davon aus, dass sie einen ganz neuen Weg erforscht haben, um Gewebe zu regenerieren. „Die Ergebnisse zeigten, dass microRNAs die Fähigkeit einer direkten Umwandlung von Fibroblasten zu einer Herzmuskelzelle-ähnlichen Phänotyp besitzen“, so die Forscher im Abstract der Studie.

Die Stammzellforschung ist seit Beginn umstritten. Bislang waren beteiligte Forschungseinrichtungen auf die Bearbeitung von Stammzellen fixiert. Embryonale Stammzellen müssen aus Embryonen gewonnen werden, der hierfür abgetötet werden. Die Zellen lassen sich labortechnisch in jeden beliebigen Zelltyp umwandeln, um geschädigtes Organgewebe zu ersetzen. Die Verfahren beinhalten jedoch zahlreiche technische Probleme, zudem besteht eine kontroverse Diskussion darüber, ob für die Gewinnung der Stammzellen Embryonen abgetötet werden dürfen. In vielen Ländern der Erde sind daher die kritisierten Verfahren verboten.

Statt embryonale Zellen induzierte pluripotente Stammzellen
Die US-Forscher sehen nunmehr einen Ausweg in den sogenannten induzierten pluripotenten Stammzellen. Statt embryonale Stammzellen werden Körperzellen im Labor methodisch in einen ähnlichen Zustand wie die der embryonalen Zellen zurückversetzt. Diese können sich dann praktisch in einen neuartigen Zelltyp verwandeln. Das von den US-Wissenschaftlern veröffentliche Verfahren könnte eine alternative Variante bilden, ohne den beschriebene Umwege und ohne fremde Zellen krankes Gewebe zu therapieren. In einem nächsten Schritt wollen die Forscher ihre Entdeckung bei größeren Lebendtieren anwenden.

Eine möglicherweise erfolgreiche Zukunft des neuartigen Verfahrens, Zellen erst im Körper des Probanden umzuwandeln, attestiert auch der Stammzellforscher Oliver Brüstle aus Bonn. Bei einer anderen Studie sei es Forschern bereits gelungen, aus Vorläuferzellen in der Bauchspeicheldrüse direkt im Gewebe Zellen herzustellen, die Insulin bilden. “Da kommen wir zu ganz neuen Paradigmen in der Regeneration – nicht mehr Zellen einzuschleusen, sondern residente Zellen einfach umzuwandeln in den gewünschten Zelltyp”, erklärte der Experte. Bis Therapien für den Menschen entwickelt sind, dürften allerdings noch mehrere Jahre vergehen. (sb)

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