Stammzellen stellen Herzfunktion bei herzinsuffizienten Primaten wieder her

Forscher von der University of Washington Health Sciences (UW Medicine) in Seattle haben erfolgreich humane Stammzellen zur Wiederherstellung der Herzfunktion bei Affen mit Herzinsuffizienz eingesetzt. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Technik auch Patienten mit Herzinsuffizienz helfen könnte.

Dr. Charles Murry von UW Medicine diskutiert die neueste Studie seines Teams zur Verwendung von Stammzellen zur Reparatur von Muskelschäden in Herzen.
Video: © UW Medicine

“Die Zellen bilden neuen Muskel, der sich in das Herz integriert, so dass es wieder kräftig pumpt”, sagte der Leiter dieses Forschungsprojektes, Dr. Charles “Chuck” Murry, Professor für Pathologie an der School of Medicine der Universität von Washington. 

“Bei einigen Tieren”, sagte Murry, “brachten die Zellen die Funktion der Herzen auf mehr als 90 Prozent des Normalen zurück.” Murry und seine Kollegen berichten über ihre Ergebnisse in der Zeitschrift “Nature Biotechnology” vom 2. Juli. Die Hauptautoren des Papiers sind Drs. Yen -Wen Liu, Billy Chen und Xiulan Yang.

“Unsere Ergebnisse zeigen, dass Kardiomyozyten, die aus humanen embryonalen Stammzellen gewonnen werden, Infarkte in Makakenherzen re-muskularisieren, dadurch die Narbengröße reduzieren und eine signifikante Menge an Herzfunktion wiederherstellen können”, sagte Murry. 

In der neuen Studie induzierten die Forscher experimentelle Herzinfarkte bei Makaken. Makaken wurden ausgewählt, weil ihre Herzgröße und Physiologie denen des Menschen nahe kommen. Die Herzattacken reduzierten die linksventrikulären Ejektionsfraktionen von etwa 65 auf 40 Prozent – genug, um bei den Tiere in Herzinsuffizienz hervorzurufen.

Zwei Wochen später nahmen die Forscher von embryonalen humanen embryonalen Stammzellen abstammende Herzzellen und injizierten sie in und um das junge Narbengewebe herum. Jedes Tier erhielt ungefähr 750 Millionen dieser Kardiomyozyten. Zum Vergleich wurde einer Kontrollgruppe eine zellfreie Version der Lösung injiziert.

Die Forscher fanden heraus, dass die Ejektionsfraktion der unbehandelten Kontrolltiere vier Wochen nach der Behandlung im Wesentlichen unverändert blieb. Sie blieb bei etwa 40 Prozent. Bei den behandelten Tieren jedoch war die Ejektionsfraktion auf 49,7 Prozent gestiegen. Magnetresonanztomographie-Scans zeigten, dass neuer Herzmuskel innerhalb des Narbengewebes in den behandelten Herzen gewachsen war, während bei den unbehandelten Tieren kein neuer Muskel zu sehen war.

Die Forscher beobachteten zwei behandelte Tieren und ein Kontrolltier drei Monate lang. Die Ejektionsfraktion im Kontrolltier nahm ab, während sie sich bei den behandelten Tieren weiter verbesserte. Ihre Ejektionsfraktionen stiegen von 51 Prozent vier Wochen nach der Behandlung auf 61 Prozent und 66 Prozent – im Wesentlichen normale Ejektionsfraktionen – nach drei Monaten.

Als die Forscher die Herzen untersuchten, stellten sie fest, dass die menschlichen Herzzellen in der beschädigten Region neues Muskelgewebe gebildet hatten. Das neue Muskelgewebe hatte 10 bis 29 Prozent des Narbengewebes ersetzt, sich in das umliegende gesunde Gewebe integriert und zu reifen Herzzellen entwickelt.

Murry sagte, das Ziel der Forschung seiner Gruppe sei es, eine Behandlung zu entwickeln, die kurz nach einem Herzinfarkt verabreicht werden kann, um Herzversagen zu verhindern. Weil Herzzellen langlebig sind, sollte es keine zusätzlichen Behandlungen geben, sagte er. Die transplantierten Stammzellen würden ebenfalls genetisch verändert werden, um das Risiko einer Immunabstoßung zu verringern, was oft eine Organtransplantation erschwert.

“Was wir erhoffen, ist eine ‘One-and-Done’-Behandlung mit gefrorenen ‘Standard’-Zellen, die wie 0-negatives Blut jedem Empfänger mit nur moderater Immunsuppression gegeben werden kann”, sagte Murry.

Das Team der UW Medicine plant, im Jahr 2020 klinische Studien mit dem Ansatz zu beginnen.

Publikation: Liu YW et al. Human embryonic stem cell–derived cardiomyocytes restore function in infarcted hearts of non-human primates. Nature Biotechnology, 02.07.2018; https://www.nature.com/articles/nbt.4162