Wie regeneriert sich das Herz? Nach unzähligen Brainstormings fand ich den "Schatz"

Kann sich das menschliche Herz regenerieren?

„Die Regenerationsfähigkeit ist zwar eingeschränkt, aber bis zu einem gewissen Grad möglich.“ In den letzten 20 Jahren hat sich Chen Jinghai, Forscher und Doktorvater am Zweiten Angeschlossenen Krankenhaus der Medizinischen Fakultät der Zhejiang-Universität (nachfolgend „Zweites Krankenhaus der Zhejiang-Universität“ genannt), der Forschung auf dem Gebiet der Herzregeneration und -reparatur verschrieben.

Im Oktober dieses Jahres wurde der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2024 bekannt gegeben. Zwei amerikanische Wissenschaftler erhielten diese Auszeichnung für ihre Entdeckung der miRNA (microRNA) und ihrer Rolle bei der posttranskriptionellen Genregulation.

miRNA ist seit vielen Jahren Gegenstand der Forschung von Chen Jinghai: Welche Rolle spielt sie bei der Myokardregeneration? Wie können wir die Regenerationsfähigkeit der Herzmuskelzellen stärken und verlängern?

Diese Fragen sind eng miteinander verknüpft und Chen Jinghai kommt der Wahrheit näher, indem er sie immer wieder entwirrt. „Im Forschungsprozess wird es viele Fehlschläge geben, aber es ist schwer, der Versuchung zu widerstehen, die Antwort zu finden.“

Voller Enthusiasmus, Hingabe und Ausdauer ... Chen Jinghai, der diese Eigenschaften besitzt, und das Herzzentrum-Team des Zweiten Krankenhauses der Zhejiang-Universität unter der Leitung von Wang Jianan, einem Akademiker der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, haben an der Spitze der Herzforschung einen anderen Weg eingeschlagen.

Er hatte das Gefühl, eine gleichgesinnte Person gefunden zu haben.

Elegant und bescheiden, langsam und deutlich sprechend und nach jeder Interviewfrage detaillierte Notizen machend, strahlt Chen Jinghai stets die Akribie und Genauigkeit wissenschaftlicher Forschung aus.

„In China sind Herz-Kreislauf-Erkrankungen die häufigste Todesursache, noch vor Krebs.“ Nach seinem Abschluss begann Chen Jinghai mit der Erforschung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Aus seiner anfänglichen Zufallsentscheidung entwickelte sich allmählich seine Lieblingskarriere, in die er sich voll und ganz hineinversetzte.

Vor seiner Rückkehr nach China arbeitete Chen Jinghai in Forschungszentren wie der Sanford School of Medicine der South Dakota University, der Harvard Medical School und dem Boston Children's Hospital. Im Jahr 2015 wurde er in das zweite Krankenhaus der Zhejiang-Universität eingewiesen.

Chen Jinghai entschied sich für das Zweite Krankenhaus der Zhejiang-Universität, weil er es sowohl hinsichtlich seiner physischen Stärke als auch seines sanften Umfelds für unersetzlich hielt.

Ich betreibe Herzforschung. Bei Tierversuchen benötige ich ein Ultraschallgerät für Kleintiere, um die Kontraktions- und Entspannungsfunktionen des Herzens zu messen. Dieses Gerät ist teuer. Aber damals gab es im Zweiten Krankenhaus der Zhejiang-Universität ein solches Gerät. Chen Jinghai sagte mit einem Lächeln, dass dies für ihn eine äußerst wichtige Verbindung sei. „Wenn ich dieses Gerät nicht hätte, wäre es schwierig gewesen, meine Forschung durchzuführen, selbst wenn ich zurückkäme. Darüber hinaus hatte das Zweite Krankenhaus der Zhejiang-Universität zu dieser Zeit bereits das einzige wichtige Herz-Kreislauf-Labor in der Provinz gebaut, was sehr selten war.“

Was Chen Jinghai am besten gefällt, ist die Atmosphäre des zweiten Krankenhauses der Zhejiang-Universität. Ich erinnere mich noch gut an meinen ersten Besuch im Zweiten Krankenhaus der Zhejiang-Universität. Dort hatte ich eine angeregte Diskussion mit Sekretär Wang Jianan und anderen Experten auf dem Gebiet der Herz-Kreislauf-Erkrankungen über berufliche Themen. Es herrschte überhaupt keine nervöse Atmosphäre wie bei einem Vorstellungsgespräch. Ich hatte damals das Gefühl, Gleichgesinnte gefunden zu haben.

Im Jahr 2019 nahm Chen Jinghai an der Jahrestagung der BCVS Cardiovascular Foundation in den USA teil. Foto vom Krankenhaus bereitgestellt

Wie regeneriert sich das Herz? Wie beim Bergbau: Immer tiefer vordringen

Kann sich das Herz regenerieren? Für normale Menschen ist dies eine magische Frage und auch ein Forschungsthema, dem Chen Jinghai viel Mühe gewidmet hat.

Chen Jinghai erklärte, dass sich Herzregeneration auf die Fähigkeit des Herzgewebes bezieht, sich nach einer Schädigung selbst zu reparieren und wieder aufzubauen. Aktuelle Studien haben ergeben, dass niedere Wirbeltiere wie Salamander und Zebrafische die Fähigkeit besitzen, ihr Herz zu regenerieren. Bei erwachsenen Menschen ist die Regenerationsfähigkeit des Herzens zwar sehr begrenzt, es gibt jedoch Hinweise darauf, dass das Herz möglicherweise bis zu einem gewissen Grad regenerieren kann.

Warum die Herzregeneration erforschen? In dem Land sterben fast 50 % der Herzpatienten an Herzinfarkt und anschließendem Herzversagen. Die fibrotische Narbe, die durch den Verlust einer großen Anzahl von Myokardzellen nach einem Herzinfarkt entsteht, ist die Hauptursache für Herzversagen. Mit den bestehenden umfassenden Maßnahmen wie Medikamenten und Interventionen lässt sich das nekrotische Myokard nicht vollständig reparieren und der Verlauf der Herzinsuffizienz nach einem durch Fibrose verursachten Myokardinfarkt kann nicht verbessert werden.

„Wenn wir das zentrale Bindeglied zwischen der Reparatur und Regeneration des Herzens finden, können diese Probleme grundlegend gelöst werden.“ Die Forschungsarbeit von Chen Jinghai konzentriert sich auf pathologische Rekonstruktionsmechanismen wie die Regeneration von Myokardzellen und die Myokardfibrose nach einer Verletzung.

Bereits während seiner Postdoc-Zeit an der Harvard Medical School untersuchte Chen Jinghai die Rolle von miRNA bei der Proliferation und Regeneration des Herzmuskels. „Wir haben zunächst entdeckt, dass der Gencluster miR-17-92 die Proliferation von Myokardzellen in der Embryonalperiode, der Perinatalperiode und im Erwachsenenalter fördern kann und eine schützende Wirkung auf die Herzfunktion nach einem Herzinfarkt hat.“

Für Chen Jinghai und sein Team ist diese Entdeckung nur der erste Schritt der Großen Mauer und sie werden weiter in die Tiefe vordringen, beispielsweise durch Bergbau.

Es gibt 6 „Mitglieder“ im miR-17-92-Gencluster. Welches spezifische „Mitglied“ ist wirklich in der Lage, die myokardiale Proliferation und Regeneration zu fördern?

„Wir haben festgestellt, dass miR-19 die Proliferation und Regeneration von Kardiomyozyten nach einem Myokardinfarkt fördern, Fibrose reduzieren und die Herzfunktion nach einem Myokardinfarkt schützen kann.“ Im Zuge der Untersuchung von miR-19 stellte Chen Jinghai außerdem fest, dass der Verlust des PTEN-Gens, dem Ziel von miR-19, die Proliferation adulter Kardiomyozyten nach einer ischämischen Verletzung signifikant steigern, die pathologische Hypertrophie und Fibrose des Myokards nach einem Myokardinfarkt verringern und die Herzfunktion schützen kann. Gleichzeitig haben PTEN-Inhibitoren einen potenziellen klinischen Translationswert bei der Regeneration und Reparatur des Herzens. In diesem Forschungsprojekt beeinflusste die PTEN-Hemmung mitochondriale Prozesse. Sie konzentrierten sich auf Mitochondrien und fanden heraus, dass deren Regulierung die Proliferation und Regeneration von Kardiomyozyten nach einer Verletzung fördern könnte.

Diese Forschungsergebnisse wurden in führenden internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht.

Rückblickend haben Chen Jinghai und sein Team zehn Jahre damit verbracht, die Rolle der miR-17-92- und miR-19-PTEN-Achse bei der Proliferation und Regeneration des Myokards aufzuklären. Sie verknüpften jedes Glied eng mit dem nächsten, was Schritt für Schritt zu weiteren wissenschaftlichen Problemen führte und das Geheimnis Schritt für Schritt entschlüsselte.

Behalten Sie Ihre Neugier und Ihr Geist wird offen sein

Wissenschaftliche Forschung ist ein langwieriger Prozess, der von Misserfolgen, der Einwirkung neuer Ideen und wiederholten Umwälzungen geprägt ist. In Chen Jinghais Gesichtsausdruck wurde all dies: interessant. „Ich lese gern Kriminalromane und bin begeistert davon, Schritt für Schritt die Wahrheit herauszufinden. Wissenschaftliche Forschung ist wie das Lösen eines Falles.“

Chen Jinghai hat eine interessante Analogie verwendet: Ein Kaninchen springt vor Ihnen her und Sie schießen darauf. Der Hase erschrickt durch den Schuss und rennt weg. Wenn Sie das Ohr des Kaninchens treffen und erneut schießen, kann das Kaninchen den Schuss nicht hören und rennt nicht weg, und Sie nutzen die Gelegenheit, das Kaninchen zu erschießen. Welche Schlussfolgerung würden Sie allein aufgrund des äußeren Anscheins ziehen? ——Hasenohren können zum Springen verwendet werden. „Natürlich wissen wir alle, dass dies nicht der Fall ist. So funktioniert wissenschaftliche Forschung. Hinter jedem Phänomen verbergen sich viele Blackboxes, und wir müssen Schritt für Schritt graben und es beweisen.“

Chen Jinghai beschrieb dies als einen „bewusstseinserweiternden“ Prozess.

„Ich mag das Gefühl, wissenschaftlich zu forschen, Fragen zu stellen, Probleme zu lösen und am gesamten Prozess der Problemforschung beteiligt zu sein. Wenn die Forschungsergebnisse und Daten vorliegen, bin ich so aufgeregt, dass ich nicht schlafen kann. Dieses Glücksgefühl ist unvergleichlich.“

Probleme zu entdecken und zu lösen ist nicht einfach. Wie können wir, genau wie bei der Untersuchung der Herzregeneration, den „Kernpunkt“ unter so vielen komplexen Faktoren erfassen?

Man muss neugierig bleiben. Man muss auch bereit sein, Herausforderungen anzunehmen. Wenn beispielsweise die eigene Forschung nicht der Realität entspricht, traut man sich dann, rechtzeitig auszusteigen? Kann man Neues rechtzeitig akzeptieren?

Bevor das Konzept der Herzregeneration akzeptiert wurde, herrschte in der Wissenschaft weitgehend die Vorstellung vor, dass das Myokard eine terminal differenzierte Zelle sei, die sich nicht vermehren und regenerieren könne. Mit der Entwicklung der Technologie haben Forscher nach und nach bewiesen, dass das regenerierte Myokard eher aus der Proliferation vorhandener Myokardzellen entsteht als aus der Differenzierung und Regeneration von Stammzellen. „Wenn eine neue Theorie auftaucht, muss man mutig und konsequent sein, um sie zu überprüfen und Durchbrüche in neue Richtungen zu erzielen.“

Die Iteration und Aktualisierung wissenschaftlicher Forschung erfolgt sehr schnell.

„Forschung muss zeitnah aktualisiert werden. Das bedeutet nicht zwangsläufig, von vorne anzufangen. Wir können neue Entwicklungen vorantreiben und gleichzeitig die ursprüngliche Forschungsgrundlage bewahren.“ Chen Jinghai sagte freimütig: „Einige der Forschungsarbeiten, die derzeit in meinem eigenen Labor durchgeführt werden, sind nicht mehr ganz dieselben wie früher.“

Im letzten Jahrzehnt haben die Entstehung massiver biologischer Informationskonzepte, die rasante Entwicklung der künstlichen Intelligenz und die Entstehung weiterer genetischer Linien die Forscher zu ständigen Anpassungen und Veränderungen veranlasst.

Dieser Vorgang ist nach Meinung von Chen Jinghai zwar sehr aufregend, geht aber natürlich auch mit Schmerzen einher. „Man kann sagen, dass es schmerzhaft und glücklich ist.“

Chen Jinghai nannte ein Beispiel: Die in ihrem Forschungsinstitut verwendeten Mäuse waren ursprünglich Hybride mit zwei oder drei Genen, und es dauerte etwa ein Jahr, bis Mäuse für Experimente verfügbar waren. Später tauchte eine neue genetische Linie auf, und vier Mäusestämme waren Hybriden. Es dauerte fast anderthalb Jahre, bis Mäuse für Experimente verfügbar waren.

„Auch unsere Forschungsmodelle müssen entsprechend aktualisiert werden. Obwohl der Prozess komplizierter erscheinen mag, wird die Genauigkeit des Experiments tatsächlich verbessert.“

Für wissenschaftliche Forschung braucht man ein starkes Herz

Im Laufe der Jahre haben viele Leute Chen Jinghai gefragt: Was sollten Sie tun, wenn Sie im wissenschaftlichen Forschungsprozess auf Engpässe stoßen?

Ich sage den Studierenden manchmal, dass es besser sein könnte, sich auf das Problem selbst zu konzentrieren, anstatt nur die Ergebnisse zu betrachten. Ändern Sie Ihre Perspektive und gehen Sie optimistisch damit um.

Was Chen Jinghai sagte, entspricht tatsächlich seiner eigenen Erfahrung: Einige Forschungsergebnisse wurden nicht auf halbem Weg erreicht; einige Forschungsergebnisse wurden gerade abgeschlossen, andere übernahmen jedoch die Führung; einige Forschungsergebnisse scheiterten trotz der Investition von viel Zeit und Energie... „Behalten Sie ein starkes Herz, Misserfolge kommen häufig vor, aber Sie müssen daran glauben, dass es immer einen Moment des Erfolgs geben wird.“

Chen Jinghai und sein Team widmen sich der Erforschung der Pathogenese von Herzerkrankungen und der Bereitstellung einer theoretischen Grundlage und tierexperimentellen Überprüfung für die Prävention und Behandlung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen aus molekularbiologischer Sicht. „Wir fördern auch aktiv die klinische Transformation.“

Der wissenschaftliche Forschungsprozess ist langwierig, aber das Krankenhaus hat Chen Jinghai ermutigt. Das Krankenhaus verfügt über Fördermittel. Die nationalen und regionalen Schlüssellabore haben uns mit umfangreichen experimentellen Instrumenten und Ausrüstungsplattformen sowie Plattformen für den interdisziplinären Austausch von Talenten ausgestattet. Diese haben uns neue Ideen für unsere wissenschaftliche Forschungsinnovation und Produkttransformation geliefert.

Am dankbarsten ist Chen Jinghai natürlich für die intensive akademische Atmosphäre des Zweiten Krankenhauses der Zhejiang-Universität. Wissenschaftliche Forschung kann man nicht allein betreiben. Hier gibt es Experten auf verschiedenen Gebieten. Bei Unklarheiten kann man Menschen finden, die man um Hilfe bitten kann. Ihre Anleitung kann einem plötzliche Erleuchtung verschaffen, und die Effizienz ist viel höher, als wenn man selbst in Büchern und Informationen nachschlägt.“

Für Chen Jinghai gibt es auf dem Gebiet der Herzregeneration noch weitere „Schätze“, die es zu entdecken gilt. Ich werde alle Probleme, die ich während des wissenschaftlichen Forschungsprozesses gefunden habe und die nicht vorübergehend untersucht werden können, in meinem Memo aufschreiben. Ich habe bereits mehrere lange Seiten. Ich denke, dass diese in Zukunft irgendwann Antworten enthalten werden.