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Regional Herzgewebe aus Spinnenseide
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16:00 03.08.2018
Felix Engel bewirbt sich um den Innovationspreis des Landkreises Göttingen. Quelle: R
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Erlangen/Göttingen

Engel hat gemeinsam mit Thomas Scheibel nachgewiesen, dass sich das im Labor konstruierte Seidenprotein eADF4(k16) für die Herstellung von Herzgewebe nutzen lässt. Es ist gelungen, das Material durch das Einbringen von positiven Ladungen so zu modifizieren, dass sich Herzmuskelzellen aber auch Bindegewebszellen oder Blutgefäßzellen auf einem „eADF4(k16)-Seidenfilm“ anheften.

Künstliches Herzgewebe zur Behandlung von Insuffizienzen

Laut Engel leiden weltweit rund 40 Millionen Patienten an einer verminderten Herzfunktion, der sogenannten Herzinsuffizienz. Somit stellten Herzerkrankungen eine große sozioökonomische Belastung dar. „Trotz erheblicher Fortschritte in der Vorbeugung und Minimierung von Herzschäden nimmt die Prävalenz der Herzinsuffizienz kontinuierlich zu. Die Hauptursache für eine verminderte Herzfunktion bei den meisten Herzerkrankungen, vor allem ischämischen Erkrankungen wie dem Herzinfarkt, ist der irreversible Verlust von Herzmuskelzellen“, erklärt Engel. Da es zurzeit noch keine Therapie gebe, die den Verlust von Herzmuskelzellen umkehren könne, ist es das Ziel von Engel und Scheibel gewesen, künstliche Herzgewebe basierend auf Biomaterialien und Stammzellen herzustellen. „Während die Herstellung künstlicher Herzgewebe eine vielversprechende Methode ist diesen Verlust zu korrigieren, gibt es jedoch mehrere Probleme, die gelöst werden müssen, bevor Herzersatzgewebe in der Klinik angewandt werden können“, sagt Engel. Beispielsweise müsste ein Material gefunden werden, das immun-kompatibel sei und den mechanischen Eigenschaften des Herzens entspreche.

Seidenprotein der Gartenkreuzspinne

Laut Engel seien Proteine besonders gut geeignet, die dem Fibroin (dem Eiweißstoff) der Seide ähneln, welches der Seide ihre Struktur und mechanische Festigkeit verleiht. Zudem seien Seidenfibroine immun-kompatibel. Die generelle Eignung von Seide hatte Engel bereits 2012 festgestellt. Jedoch handelte es sich dabei um Seidenfibroin des Indischen Seidenspinners, welches sich nicht in ausreichender Menge und gleichbleibender Qualität für die medizinische Anwendung herstellen lässt. „Professor Scheibel ist es jedoch gelungen, ein rekombiniertes Seidenprotein der Gartenkreuzspinne mithilfe von E. coli Bakterien in der gewünschten großen Menge und hohen gleichbleibenden Qualität herzustellen“, erklärt Engel. Beim Anheften der Herzmuskelzellen auf dem Seidenfilm verhielten diese sich genauso wie auf den Filmen aus Fibronektin, welche der natürlichen Umgebung von Herzmuskelzellen ähneln. „Wir konnten zum Beispiel nachweisen, dass die für die Hypertrophie, also der Vergrößerung von Herzmuskelzellen zum Beispiel bei Sportlern oder Schwangeren, verantwortlichen Faktoren auch zu einem Volumenwachstum bei den Herzmuskelzellen führen, die auf eADF4(k16)-Filmen gezüchtet wurden“, erläutert Engel. Mit der Arbeit sei ein erster Grundstein für zukünftige Verfahren zur Produktion funktionellen Herzgewebes gelegt worden.

Von Vera Wölk

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