Herzregeneration ist kein Traum mehr? Bitte flicken Sie das versagende Herz

Da das Herz eines der wichtigsten Organe im menschlichen Körper ist, steht sein Gesundheitszustand in direktem Zusammenhang mit der Lebenssicherheit des Menschen. Allerdings können sich die Herzen erwachsener Säugetiere nicht regenerieren. Ist das Myokard einmal geschädigt, bilden sich häufig Narben, die zu Funktionsstörungen und sogar Herzversagen führen. Herzversagen ist eine der häufigsten Todesursachen beim Menschen und es gibt derzeit keine wirksame Behandlung, um das Fortschreiten der Krankheit umzukehren. Obwohl die traditionelle Organtransplantation eine gewisse Lösung bieten kann, kann sie aufgrund des Spendermangels nicht flächendeckend umgesetzt werden.

Um neue Behandlungsansätze zu finden, hat ein deutsches Wissenschaftlerteam eine innovative Studie durchgeführt, bei der mithilfe der Stammzellentechnologie die Erzeugung von künstlichem Myokard (EHM) angeregt wird, um ein „Flicken“ für das versagende Herz bereitzustellen und so die beschädigte Herzstruktur und -funktion zu reparieren und Patienten mit Herzinsuffizienz neue Hoffnung zu geben.

Forschungsmethoden und -prozess

In den frühen Phasen der Studie verwendeten die Forscher die Technologie induzierter pluripotenter Stammzellen. Mithilfe dieser Technologie können gewöhnliche Zellen in pluripotente Stammzellen umprogrammiert werden, die sich dann in spezifische Zelltypen differenzieren können. In dieser Studie wurden pluripotente Stammzellen zur Differenzierung in Kardiomyozyten und Stromazellen mit Fibroblasteneigenschaften angeregt. Diese Zellen wurden dann in Kollagenhydrogel eingebettet, um ein EHM-Pflaster mit spontaner Kontraktionsfähigkeit zu bilden.

Um die Sicherheit und Wirksamkeit von EHM zu überprüfen, führten die Forscher anschließend Implantationsexperimente an Rhesusaffen durch. Als Versuchspersonen wählten sie gesunde Rhesusaffen und Rhesusaffen mit durch Ischämie/Reperfusionsverletzung verursachter Herzinsuffizienz aus. Unter entsprechender Immunsuppression implantierten die Forscher das EHM-Pflaster in die Herzen von Rhesusaffen und beobachteten sie bis zu sechs Monate lang.

Nachdem die Forscher erste Ergebnisse in Tierversuchen erzielt hatten, testeten sie die Leistung des EHM weiter bei einem Patienten mit Herzinsuffizienz, der sich einer Herztransplantation unterzogen hatte. Diese Patientin, die an der BioVAT-HF-Studie der Phase 1/2 teilnahm (eine laufende klinische Studie zur Validierung der Sicherheit und Wirksamkeit der epikardialen EHM-Reparatur), erhielt drei Monate vor ihrer Herztransplantation ein EHM. Gleichzeitig verfolgten und beobachteten die Forscher den Krankheitsverlauf und verschiedene Indikatoren genau.

Forschungsergebnisse

1. Sicherheit und Stabilität von EHM

Die Ergebnisse von Tierversuchen zeigten, dass das implantierte EHM-Pflaster bei Rhesusaffen mehr als 6 Monate halten konnte, ohne Herzrhythmusstörungen oder Tumorbildung auszulösen. Dieses Ergebnis zeigt, dass EHM eine gute Sicherheit und Stabilität aufweist und legt den Grundstein für nachfolgende klinische Anwendungen.

2. Verbesserte Herzfunktion und Verdickung der Herzwand

Im Experiment wurde beobachtet, dass die Herzwand von Rhesusaffen, denen EHM implantiert wurde, dicker wurde und sich ihre Herzfunktion deutlich verbesserte. Dies zeigt, dass EHM nicht nur stabil im Körper existieren kann, sondern auch eine Rolle bei der Reparatur beschädigten Myokards und der Verbesserung der Herzfunktion spielt.

3. Funktionelle Vaskularisierung und Revaskularisierung

Die Ergebnisse der Magnetresonanztomographie zeigten, dass EHM nach der Transplantation eine signifikante funktionelle Vaskularisierung aufwies. Dies ist die Grundlage für die Revaskularisierung und stellt außerdem die notwendige Ernährung und Sauerstoffversorgung des Myokards sicher. Im Experiment wurden weder Arrhythmien noch das Auftreten von Tumoren beobachtet, was die Sicherheit und Wirksamkeit von EHM weiter bestätigt.

4. Positive Ergebnisse aus präklinischen Tests

Testergebnisse bei Patienten mit Herzinsuffizienz zeigten, dass der Krankheitsverlauf der Patienten nach der EHM-Transplantation stabil blieb und es keine signifikanten Anzeichen einer Verschlechterung gab. Gleichzeitig konnten verschiedene Indikatoren der Herzfunktion, wie etwa das Herzzeitvolumen und die Auswurffraktion, deutlich verbessert werden. Diese Ergebnisse liefern eine starke Unterstützung für die klinische Anwendung von EHM.

Zukunftsaussichten

Im Verlauf der klinischen Studie BioVAT-HF-DZHK20 werden wir voraussichtlich weitere Daten zur Sicherheit und Wirksamkeit von EHM beim Menschen erhalten. Wenn die Studienergebnisse weiterhin positive Signale zeigen, könnte sich EHM zu einer revolutionären Technologie in der Behandlung von Herzinsuffizienz entwickeln. Noch spannender ist sein Potenzial für eine personalisierte Behandlung. In Zukunft könnte es möglich sein, das am besten geeignete EHM-Pflaster auf Grundlage der spezifischen Situation jedes Patienten individuell anzupassen, wodurch das Risiko einer Immunabstoßung erheblich verringert und die Behandlungseffekte verbessert werden könnten.

Diese Forschung gibt nicht nur Patienten mit Herzinsuffizienz neue Hoffnung, sondern schlägt auch ein neues Kapitel auf dem gesamten Gebiet der regenerativen Herzmedizin auf. Wir können voraussehen, dass mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologie und eingehender Forschung eine echte Herzregeneration nicht länger unmöglich sein könnte. Mit der Weiterentwicklung der Technologie werden jedoch soziale und ethische Aspekte zunehmend in den Vordergrund rücken. Wie eine gerechte Verteilung der Technologie sichergestellt werden kann, wie mit potenziellen Risiken und Nebenwirkungen richtig umgegangen werden kann und wie die Einwilligung der Patienten nach erfolgter Aufklärung vollständig eingeholt und respektiert werden kann, sind alles Fragen, die in Zukunft ernsthaft bedacht und angegangen werden müssen. Trotz der vielen Herausforderungen hat die Forschung an durch Stammzellen erzeugtem, künstlich hergestelltem Myokard zweifellos einen neuen Weg für die Behandlung von Herzkrankheiten eröffnet. Wir hoffen, dass es in naher Zukunft noch mehr Patienten Gesundheit und Vitalität bringen wird.

Referenzen: Jebran AF, Seidler T, Tiburcy M, et al. Engineered heart muscle allografts for heart repair in primates and humans[J].Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08463-0