Wie gewinnt man Herzmuskelzellen? - Deutsche Herzstiftung eV

Wie gewinnt man Herzmuskelzellen?
Dr. Rusche-Forschungsprojekt widmet sich
der Zelltherapie
Für ein Forschungsvorhaben auf dem Gebiet
der Zelltherapie am Herzen haben die Deutsche
Stiftung für Herzforschung (DSHF) – Tochterorganisation
der Deutschen Herzstiftung
– und die Deutsche Gesellschaft für Thorax-,
Herz- und Gefäßchirurgie (DGTHG) das Dr.
Rusche-Forschungsprojekt vergeben. Das
Vorhaben Kardiomyozytäres Programmieren
von embryonalen und induzierten pluripotenten
Stammzellen durch definierte Faktoren
wird von Dr. med. Markus Krane vom Deutschen
Herzzentrum München (DHM) durchgeführt
und ist mit einer Fördersumme von 57 500 Euro
für zwei Jahre dotiert. Prof. Dr. Hellmut Oelert,
Vorsitzender des Wissenschaftlichen Beirats
der DSHF, sagte bei der Vergabe des Projekts
in Stuttgart: „Das Grundlagenforschungsprojekt
von Dr. Krane hat großes Potential für
eine praktische Bedeutung: Ziele der Untersuchungen
sind neue Lösungsansätze, um aus
induzierten pluripotenten Stammzellen ausreichend
verfügbare Vorläuferzellen für eine
biologische Herzmuskelreparatur durch Zelltherapie
zu erhalten.“
Vergabe des Forschungsprojekts
auf der Jahrestagung
der Deutschen
Gesellschaft für Thorax-,
Herz- und Gefäßchirurgie
(DGTHG) in Stuttgart.
Von links nach rechts:
Prof. Dr. Hellmut Oelert,
Deutsche Stiftung für Herzforschung;
Dr. Markus
Krane, Deutsches Herzzentrum
München, Prof.
Dr. Friedhelm Beyersdorf,
Universitätsklinikum
Freiburg.
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Ein Ziel dieser Zelltherapie* ist
der Wiederaufbau von Herzmuskelgewebe,
etwa bei Patienten,
die nach einem Herzinfarkt Herzmuskelgewebe
verloren haben
und infolgedessen an einer
Herzmuskelschwäche leiden.
Eine solche Erkrankung wird als
ischämische Kardiomyopathie
bezeichnet. Seit einigen Jahren
wird der Einsatz von Stammzellen
für die Neubildung von Herzmuskelzellen
zur biologischen
Herzmuskelreparatur erprobt, insbesondere
für die Therapie der ischämischen Kardiomyopathie.
Dabei gelten kardiale Vorläuferzellen,
die aus sogenannten induzierten pluripotenten
Stammzellen (iPS) differenziert werden, derzeit
als eine der aussichtsreichsten Zellpopulationen
in der Neubildung von Herzmuskelzellen.
Allerdings müssen diese kardialen Vorläuferzellen
zuerst in ausreichender Menge innerhalb
eines sinnvollen Zeitintervalls aus iPS
gewonnen werden können.
Vorläuferzellen in großen Mengen
gebraucht
Für die Forschung besteht die Schwierigkeit
darin, kardiale Vorläuferzellen aus embryonalen
Stammzellen (ES) oder iPS effizient zu
vervielfältigen, um eine ausreichende Menge
zu einem bestimmten Zeitpunkt für eine eventuelle
Transplantation zur Verfügung stellen zu
können. Im Rahmen eines Herzinfarkts gehen
durchschnittlich etwa eine Milliarde Herzmuskelzellen
verloren. „Deswegen suchen wir
nach Lösungsansätzen, durch die ES und iPS
im Reagenzglas (in vitro) deutlich effizienter zu
kardialen Vorläuferzellen differenziert werden
können“, erklärt Dr. Krane.
Differenzierung von embryonalen Stammzellen im
Reagenzglas (Progenitorzellen grün)
Barrieren beim Einsatz von ES
Der Einsatz von ES, die auch als pluripotente
Stammzellen bezeichnet werden, weil sie
alle Zelltypen, auch Herzmuskelzellen, bilden
können, ist aus ethischen Gründen gesetzlich
stark eingeschränkt. Ebenfalls besteht bei
ES die Problematik der Immuninkompatibilität
der aus ihnen gewonnenen Kardiomyozyten
zum Transplantat-Empfänger. Durch
die Entwicklung der iPS-Technologie konnten
Dr. Krane zufolge diese beiden Barrieren
bereits erfolgreich überwunden werden. Da es
sich bei iPS ebenfalls um pluripotente Zellen
handelt, weisen diese, wie auch die ES-Zellen,
bei Transplantation in ein Zielorgan im undifferenzierten
Zustand ein erhöhtes Risiko für die
Bildung von Tumoren auf. „Kardiale Vorläuferzellen,
die über die in-vitro Differenzierung
gewonnen werden, sollten ein eingeschränktes
bis zu vernachlässigendes Potential für eine
Tumorbildung aufweisen, da sich diese Zellen
in ihrem Zustand bereits dem eines Kardiomyozyts
annähern“, sagt Dr. Krane.
* Mehr Informationen zur Stammzelltherapie in HERZ
HEUTE 2/2010, Prof. Dr. med. W.-H. Zimmermann:
Was kann die Stammzell therapie leisten?
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In der Arbeitsgruppe an der Klinik für Herzund
Gefäßchirurgie des DHM, die für dieses
Projekt mit dem Cardiovascular Research
Center der Harvard Medical School in Boston
(USA) zusammenarbeitet, sind gentechnisch
veränderte ES/iPS-Reporterzelllinien etabliert
worden. Die verwendeten Zelllinien erlauben
über eine Fluoreszenzmarkierung eine zuverlässige
Identifizierung sowohl von kardialen
Vorläuferzellen als auch von adulten Herzmuskelzellen.
Durch die Kombination dieser
Reporterzelllinien ist es möglich, die kardiomyozytäre
Differenzierung von ES/iPS zu
beurteilen und durch die gezielte Überexpression
von ausgewählten Transkriptionsfaktoren
bzw. durch die Zugabe von unterschiedlichen
Wachstumsfaktoren effizienter zu gestalten.
Michael Wichert