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Göttingen UMG Göttingen züchtet künstliches Herzgewebe aus Eizellen
Campus Göttingen UMG Göttingen züchtet künstliches Herzgewebe aus Eizellen
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16:27 23.02.2013
Messen die Kraftentwicklung künstichen Herzmuskelgewebes: Forscher Didié und  Zimmermann (rechts). Quelle: umg
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Göttingen

„Wir zeigen erstmalig auf, dass unbefruchtete Eizellen ein vielversprechendes Ausgangsmaterial für die Zell-basierte Behandlung der Herzmuskelschwäche sein können“, sagt der Göttinger Stammzellforscher Prof. Wolfram-Hubertus Zimmermann. Das gezüchtete Herzgewebe – sogenannte Engineered Heart Muscle (EHM) – schlägt spontan wie natürliches Herzgewebe und lässt sich bei Mäusen therapeutisch zur Reparatur von Herzinfarkten einsetzen. „Wichtig ist, dass bei diesem Verfahren keine Embryonen verwendet werden und keine genetischen Manipulationen notwendig sind“, erklärt Zimmermann, Senior-Autor der Studie und Direktor der UMG-Abteilung Pharmakologie, die Besonderheit der Erkenntnisse, die nach UMG-Angaben „weltweit einmalig“ sind.

Gezüchtet: Herzmuskelgewebe aus parthenogenetischen Herzmuskelzellen.

Schneller, einfacher und zuverlässiger

Zimmermanns Ziel ist es, schneller, einfacher und zuverlässiger die Herzreparatur mit künstlichen Herzzellen oder künstlichem Herzgewebe zu ermöglichen. Als Mitglied im Herzforschungszentrum Göttingen (HRCG) hat Zimmermann mit seinem Team einen neuen Weg gefunden, mit dem sich künstliches Herzreparaturmaterial auf fast natürliche Weise herstellen lässt. Im Labor gelang es, Herzgewebe mithilfe von Stammzellen zu züchten, die die Forscher zuvor aus unbefruchteten Eizellen der Maus gewonnen haben. Die Ergebnisse dieser Grundlagenforschung wurden am Freitag in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift „Journal for Clinical Investigation“ veröffentlicht.

„Unsere Untersuchungen haben gezeigt: Mit künstlichem Herzgewebe aus parthenogenetischen Stammzellen kommt es zu keinen oder besser kontrollierbaren Abstoßungsreaktionen sogar bei Implantation in nicht verwandte Empfänger. Dies ist ein klarer Vorteil gegenüber anderen Stammzellen“, sagt Dr. Michael Didié, Erst-Autor der Publikation und Mitarbeiter der UMG-Abteilungen Pharmakologie, Kardiologie und Pneumologie. Dieser Effekt hängt ursächlich damit zusammen, dass das Erbmaterial in Parthenoten weniger variabel ist als in gegengeschlechtlich gezeugten Embryonen.

Im Herzen: Parthenogenetische Herzmuskelzelle (gelb).

Folgeuntersuchungen

Ob sich dieses erstmals im Mausmodell demonstrierte Konzept auf Menschen übertragen lässt, kann nur in Folgeuntersuchungen geklärt werden. Das Forscherteam um Zimmermann will das therapeutische Potential der Parthenogenese auch für den Menschen überprüfen. Dafür braucht es menschliche unbefruchtete Eizellen.

Allein in Deutschland werden nach der Statistik der Deutschen Gesellschaft für Reproduktionsmedizin jährlich etwa 60   000 unbefruchtete Eizellen verworfen, weil sie für eine künstliche Befruchtung nicht geeignet sind. Das bedeutet für die geplanten Arbeiten von Prof. Zimmermann, dass keine zusätzlichen Eizellspenden nötig sind, sondern lediglich auf vorhandene, aber nicht mehr benötigte Eizellen zurückgegriffen werden kann.

Einrichtung von Biobanken mit Stammzelllinien

Aktiv: Messung von parthenogenetischen Herzmuskelzellen.

„Der Weg in die klinische Anwendung in Patienten mit Herzmuskelschwäche ist noch weit und wir müssen in jedem Fall sicherstellen, dass Patienten nicht einem unvertretbaren Risiko ausgesetzt werden“, sagt Zimmermann. Er hält die Einrichtung von Biobanken mit Stammzelllinien für die therapeutische Anwendung für sinnvoll. Modellrechnungen lassen den Schluss zu, dass 80 bis 100 unterschiedliche PS-Zelllinien ausreichen, um eine Gewebereparatur ohne zusätzliche Immununterdrückung bei einer Bevölkerung von zirka 100 Millionen zu erreichen.

PS-Zellen

Immunologisch einfacher gestrickt als Stammzellen sind die parthenogenetischen Stammzellen (PS). Dabei haben sie ähnliche biologische Eigenschaften wie embryonale Stammzellen. PS-Zellen sind in der Lage, funktionelle Herzmuskelzellen im Labor und auch im Körper von Mäusen zu generieren. Im Labor können  Eizellen von Säugetieren zur eingeschlechtlichen Fortpflanzung (Parthenogenese) aktiviert werden.

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