Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit voller Kraft: MHH-Forscher züchten funktionelles menschliches Herzgewebe

29.10.2012
Neue Strategie zur Herzgewebezucht aus pluripotenten Stammzellen

Wissenschaftlern der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) ist es erstmals gelungen, aus Stammzellen funktionelles menschliches Herzmuskelgewebe zu züchten. Die Forscher um Professor Dr. Ulrich Martin, Leiter der Leibniz Forschungslaboratorien für Biotechnologie und künstliche Organe (LEBAO), MHH-Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie, verwendeten die vom Nobelpreisträger Yamanaka entwickelte Technologie der induziert pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen).

Diese aus Haut- oder anderen Körperzellen abstammenden iPS-Zellen sind pluripotent: Sie können also alle Zellen des Körpers bilden. Die Forscher beeinflussten die iPS-Zellen so, dass sie sich in Herzmuskelzellen verwandelten. Anschließend reinigten sie die von iPS-Zellen abgeleiteten Herzmuskelzellen mithilfe einer genetischen Modifikation besonders gründlich auf, sodass ausschließlich reine Herzzellen zur Züchtung des Gewebes übrigblieben.

Alle pluripotenten Zellen sortierten sie aus, um eine Tumorentstehung zu vermeiden. „Wir konnten mit den von uns verwendeten Methoden ein deutlich stärkeres Gewebe herstellen als bisher möglich und sind damit von der technischen Seite her einem klinischen Einsatz einen großen Schritt näher gekommen“, sagt Professor Martin, der auch stellvertretender Koordinator des Exzellenzclusters REBIRTH (Von Regenerativer Biologie zu Rekonstruktiver Therapie) ist.

Die jetzt in der Fachzeitschrift „European Heart Journal“ veröffentlichte Studie adressiert damit eine der großen Herausforderungen der Herzgewebezucht: Aus einzelnen Zellen eine sich synchron zusammenziehende Muskelfaser zu bilden, deren Kraft natürlichem Gewebe entspricht. Bisher war es Forschern weltweit zwar gelungen Herzgewebe aus Stammzellen herzustellen, dessen kontrahierende Eigenschaften entsprachen aber bei Weitem nicht denen von natürlichem Herzgewebe.

„Wir haben sowohl ein neues Konzept zur Gewebebildung benutzt, als auch eine neue Strategie zur Gewebestimulation und konnten damit die kontrahierende Kraft des Gewebes erheblich steigern“, erklärt Dr. Ina Gruh, Leiterin der Arbeitsgruppe „Myokardiales Tissue Engineering“ des Exzellenzclusters REBIRTH. „Herzmuskelzellen sind extrem empfindlich, wenn sie aus ihrem natürlichen Gewebeverband herausgelöst werden. Deshalb haben wir bewusst vermieden sie wie üblich als einzelne Zellen für die Gewebebildung einzusetzen. Stattdessen werden die Herzmuskelzellen direkt in dreidimensionalen Aggregaten gezüchtet und aufgereinigt. Wir haben herausgefunden, dass diese Aggregate anschließend zu einem strukturell und funktionell gleichmäßigen Zellverband zusammen wachsen können.“ Über 28 Tage beobachteten die Forscher diese Zellverbände bei unterschiedlichen Bedingungen. Dabei stellten sie fest, dass drei Faktoren maßgeblich für die Gewebebildung sind: die Zugabe von Bindegewebszellen und Vitamin C, die den Aufbau der extrazellulären Matrix und die Verschmelzung der Aggregate fördern, und eine zunehmende Dehnung, die die Muskelbildung stimuliert. Für Letzteres entwickelten die Forscher einen speziellen Bioreaktor, in dem die Gewebe eingespannt und dann kontrolliert mechanisch gedehnt wurden.

„Im Gegensatz zu bisherigen Therapieansätzen könnte es mit diesem künstlichen Gewebe möglich sein, vernarbte Strukturen zu ersetzen, wie sie beispielsweise bei einem Herzinfarkt entstehen, oder angeborene Missbildungen des Herzens bei Kleinkindern zu rekonstruieren“, sagt Professor Dr. Axel Haverich, Leiter der Herz-, Thorax-, Transplantations- und Gefäßchirurgie. Zur Herstellung der Gewebe benutzen die Forscher keine tierischen Zusatzstoffe – eine wichtige Voraussetzung für eine klinische Anwendung. Bis dahin ist es aber noch ein langer Weg: Um größere Gewebe zu erzeugen, müsste es mit Blutgefäßen durchzogen sein. Auch die Herstellung der iPS-Zellen und die Sortierung der Herzzellen müsste noch weiter verbessert werden. Schon in naher Zukunft sollen die erzeugten Herzgewebe jedoch für das Testen von Medikamenten und die Erforschung der Grundlagen verschiedener Herzerkrankungen verwendet werden. So können an den Geweben im Labor zum Beispiel bestimmte mechanische Aspekte von angeborenen Herzerkrankungen und das Regenerationsvermögen des Herzmuskels untersucht werden.

Weitere Informationen erhalten Sie bei Professor Dr. Ulrich Martin, Telefon (0511) 532-8821, martin.ulrich@mh-hannover.de.

Die Originalpublikation „Murine and human pluripotent stem cell-derived cardiac bodies form contractile myocardial tissue in vitro“ finden Sie unter folgendem Link:
http://eurheartj.oxfordjournals.org/content/early/2012/10/26
/eurheartj.ehs349.abstract

Stefan Zorn | idw
Weitere Informationen:
http://www.mh-hannover.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Die Gene sind nicht schuld
20.07.2018 | Technische Universität München

nachricht Staus im Gehirn: FAU-Forscher identifizieren eine Ursache für Parkinson
20.07.2018 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics