Ein Herz kann man nicht reparieren – oder doch? Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Herz-Kreislauf-Forschung (DZHK) arbeiten derzeit an einem Herzpflaster, das lädiertes Gewebe am Herzmuskel überbrücken soll. Dieses entsteht vor allem nach einem Herzinfarkt. Einen solchen erleiden etwa 200.000 Deutsche pro Jahr. Doch dank einer heutzutage sehr guten Notfallversorgung überleben etwa mehr als drei Viertel von ihnen. Aber an ihrem Herzmuskel bleiben oft geschädigte Bereiche zurück. Diese haben ihre Kontraktionskraft für immer verloren. Denn die Herzmuskelzellen von Erwachsenen sind nicht in der Lage, sich zu teilen. Sie können also kein neues Gewebe bilden. Es kommt somit zu einem dauerhaften Funktionsausfall, der den verbliebenen Herzmuskel belastet. Bei rund einem Viertel der Infarktpatienten führt dies zu einer chronischen Herzschwäche. Dazu Professor Dr. med. Claus F. Vogelmeier, Direktor des Universitätsklinikums Marburg UKGM:
Unter dieser sogenannten Herzinsuffizienz leiden sehr viele Patienten in Deutschland. Umso wichtiger ist es, dass die Forschung hier vorangetrieben wird.“
Vogelmeier ist dieses Jahr Kongresspräsident der diesjährigen, übrigens 125., Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Innere Medizin DGIM, die am 7. Mai 2019 in Wiesbaden stattfindet. Hier werden die Experten unter anderem die Entwicklungs- und Einsatzmöglichkeiten der Streifen diskutieren.
WELTWEITE FORSCHUNGEN ZU DIESEM THEMA
Derzeit arbeiten etliche Labore weltweit mit verschiedenen Stammzellen, aus denen sich Herzmuskelzellen gewinnen lassen. Diese Zellen können zum einen direkt in den Herzmuskel gespritzt werden. Sie können aber auch auf einem Gerüst aus Collagen oder Fibrin zu einem spontan schlagenden Herzmuskelflicken vorgezüchtet werden. Diese auch als „Engineered heart tissue“ (EHT) bezeichneten Gewebe werden dann in einem chirurgischen Eingriff auf die Oberfläche des Herzens aufgenäht. Hier wachsen sie anschließend an und bilden neues Herzgewebe.
HERZPFLASTER BRINGEN EINIGE VORTEILE
Das Aufbringen dieser Pflaster ist zwar aufwändiger als die Zellinjektion, hat aber mehrere Vorteile“, erklärt Professor Dr. med. Thomas Eschenhagen, Vorstandsvorsitzender des DZHK und Institutsdirektor am Zentrum für Experimentelle Medizin des Universitätsklinikums Hamburg-Eppendorf UKE.
So würden erstens keine Zellen abgeschwemmt. Dadurch erhöhe sich die Effizienz deutlich. Auch gebe es, anders als nach einer Zellinjektion, keine Herzrhythmusstörungen. Und schließlich lasse sich die Kontraktionskraft des neuen Gewebes bereits vor der Implantation testen. Eschenhagen entwickelte das prinzipielle Tissue-Engineering-Verfahren bereits vor 25 Jahren gemeinsam mit Kollegen aus den USA.
ERFOLGREICHE TESTS AN TIEREN
Sowohl die Injektion von Herzmuskelzellen, als auch das Aufbringen von Herzpflastern sind bereits erfolgreich bei verschiedenen Tierarten getestet worden. „Zum Teil ließen sich beeindruckende Mengen von neuem Herzmuskelgewebe nachweisen“, beschreibt Eschenhagen die Tests. Bis auf Herz-Rhythmusstörungen, zu denen es nach einer Zellinjektion vorübergehend kommen könne, seien keine schwerwiegenden Nebenwirkungen aufgetreten – insbesondere keine Tumore. Diese gelten nämlich als gefürchtetes Risiko bestimmter Stammzellenarten.
Derzeit sind jedoch noch einige Fragen offen. So ist etwa der Langzeitverlauf eines derartigen Eingriffs noch nicht bekannt. Auch ist die mechanische und elektrische Ankopplung des neuen Gewebes an den Herzmuskel noch unklar. Zudem wird noch nach Zelllinien geforscht, die nicht abgestoßen werden und daher keine Immunsuppression erfordern.
HERZPFLASTER STATT SPENDERHERZ
„Diesen Fragen gehen einige der vom DZHK geförderten Projekte derzeit noch nach“, erklärt Eschenhagen. Dennoch sind die Mediziner zuversichtlich, schon in absehbarer Zeit Patienten mit den neuen Zellen behandeln, und ihre Herzfunktion wieder verbessern zu können. Die Vorbereitungen dafür laufen. Und bereits im kommenden Jahr sollen in einer DZHK-Studie erste Herzpflaster an Patienten mit schwerer Herzinsuffizienz getestet werden. So könnte ihnen ein Spenderherz erspart bleiben.
Bis die Wissenschaftler des DZHK so weit wie heute gekommen sind, bedurfte es einiger Vorabforschungen über das Züchten von Hautzellen zur Behandlung von Herzerkrankungen. So wurde im Jahre 2016 ein im Labor gezüchtetes, menschliches Herzmuskelgewebe erstmals erfolgreich auf ein krankes Meerschweinchenherz genäht. Und im Dezember 2018 gaben die Forschenden bekannt, dass sie schlagendes menschliches Herzmuskelgewebe der Vorhöfe aus Hautzellen gezüchtet hatten.