Bevorratung von Herzmuskelzellen

Generierung und Bevorratung von Herzmuskelzellen
für die regenerative Medizin

Institut für Neurophysiologie, Uniklinik Köln

Herzmuskelzellen können heute aus Stammzellen gewonnen werden. Doch es gibt noch kein Verfahren zur Kultur dieser Zellen in großen Maßstäben. Das Projekt will ein neues Verfahren entwickeln, das die bislang noch nicht ausreichend mögliche Kultur und Lagerung sowie den Transport der Zellen in nicht-gefrorenem Zustand verlustarm erlaubt. Damit können Herzmuskeln für die regenerative Medizin ohne Verlust an Menge und Qualität in speziellen Bioreaktoren gelagert und bei Bedarf entnommen werden. Ziel ist es eine neue Bioreaktortechnologie zu entwickeln, die den spezifischen Bedürfnissen der Herzmuskelzelle gerecht werden.

Förderung

Herzmuskelzellen aus induziert pluripotenten Stammzellen

Dank des kontinuierlichen medizinischen Fortschritts hat sich die Gefahr an einem Herzinfarkt zu versterben über Jahrzehnte kontinuierlich verringert. Gleichzeitig haben sich jedoch die mitunter gravierenden Spätfolgen des überlebten Infarktes zu einem zunehmenden Problem entwickelt, da das untergegangene Herzmuskelgewebe vom Körper nicht wiederhergestellt werden kann. Eine Lösung könnten Herzmuskelzellen aus induziert pluripotenten Stammzellen bieten, die in innovativen Bioreaktoren gezielt für Experimente in der Zelltherapie produziert und gelagert werden. Damit sollen die Qualität der Zellproduktion verbessert und die Flexibilität, bei gleichzeitig sinkenden Kosten, erhöht werden.

Herzmuskelzellen werden heute durch gerichtete Differenzierung aus induziert pluripotenten Stammzellen („iPS-Zellen“) des Menschen generiert. Dabei kommen Substanzen zum Einsatz, welche die iPS-Zellen gezielt anregen sich in Herzmuskelzellen umzuwandeln. Dies geschieht mit einer Effizienz von teilweise über 90%. Die noch unreifen Herzmuskelzellen zeigen spontane Kontraktionen.

Das Forschungsteam konnte nachweisen, dass die Zellen auf konventionellen Kultursubstraten Schäden erleiden, die vermieden werden, wenn als Substrat sehr weiche Polymere mit hohem Wassergehalt (sogenannte Hydrogele) verwendet werden, die ähnlich elastisch wie das gesunde Herzmuskelgewebe sind. Im Rahmen des Projektes stellt das Forschungsteam Substrate aus Hydrogelen her, die eine Besiedlung mit iPS-Zellen, eine Differenzierung der Zellen zu Herzmuskelzellen und eine langfristige Kultur der Herzmuskelzellen unterstützen.

Ein wichtiges Ziel und gleichzeitig die größte Herausforderung ist es dabei Methoden zu entwickeln, die skalierbar sind, also ohne wesentlichen Aufwand für beliebig große Zellproduktionen angepasst werden können.

 

 

„Die Boll-Stiftung ermöglicht innovative Projekte an der Grenze zwischen Grundlagenforschung und Anwendung umzusetzen und schließt somit eine Lücke in der deutschen Forschungsförderung.“

Dr. Kurt Pfannkuche,
Institut für Neurophysiologie der Uni Köln

Gutes fördern. Gutes tun.