Stammzellenforschung, wenn auch ethisch teilweise schwer umstritten, bietet enormes Potential – sei es für die Behandlungen diverser Krankheiten bis hin zur Zucht menschlichen Gewebes inklusive ganzer Organe im Labor. Ein multidisziplinäres Team der Pennsylvania State University hat nun in einem Labor die äußerste Schicht des menschlichen Herzens, das Epicardium aus Stammzellen gezüchtet. Die Ergebnisse könnten dazu beitragen, dass eines Tages beschädigtes Herzgewebe einfach ersetzt werden kann.


Herzmuskel
Foto: Untitled, Charlotte Astrid, Flickr, CC BY-SA 2.0

Epikard-Zellen aus Stammzellen

Das Team baute bei dem Projekt auf Studien zu sogenannten Wnt-Signalwegen auf. Dabei handelt es um Proteine, die Signale von außen ins Zellinnere weiterleiten. Die Forscher fanden heraus, dass bestimmte Chemikalien an diesen Signalwegen menschliche Herz-Stammzellen in Myocardium-Zellen umwandeln können. Das Myikard ist die mittlere Schicht der Herzwände. Diese Zellen ließen sich dann weiter in Epicardium-Zellen umbauen.

„In 2012, we discovered that if we treated human stem cells with chemicals that sequentially activate and inhibit Wnt signaling pathway, they become myocardium muscle cells. We needed to provide the cardiac progenitor cells with additional information in order for them to generate into epicardium cells, but prior to this study, we didn’t know what that information was. „Now, we know that if we activate the cells‘ Wnt signaling pathway again, we can re-drive these cardiac progenitor cells to become epicardium cells, instead of myocardium cells„, so Xiaojun Lance Lian von der Penn State University, der die Studie leitete.


Eine ganze Herzwand aus dem Labor

Die Wissenschaftler hoffen, mit Hilfe dieser Ergebnisse eines Tages eine komplette Herzwand aus Stammzellen züchten zu können, die dann bei der Behandlung von Herzinfarkten zum Einsatz kommen könnte. In den USA erleidet alle 43 Sekunden jemand einen Herzinfarkt. Verbesserte Behandlungsmethoden werden daher stets benötigt.

Heart attacks occur due to blockage of blood vessels. This blockage stops nutrients and oxygen from reaching the heart muscle, and muscle cells die. These muscle cells cannot regenerate themselves, so there is permanent damage, which can cause additional problems. These epicardium cells could be transplanted to the patient and potentially repair the damaged region“, erklärt Lian weiter.

Es gibt diverse Ansätze, um Methoden zu entwickeln, mit deren Hilfe Herzinfarkte mit Stammzellen behandelt werden können. Die Methode der Wissenschaftler aus Pennsylvania hat den Vorteil, dass das benötigte Gewebe kontrolliert im Labor hergestellt werden könnte.

Das Team hat es sich zum Ziel gesetzt, eines Tages die komplette Herzwand so züchten zu können. „We are making progress on that inner layer, which will allow us to regenerate an entire heart wall that can be used in tissue engineering for cardiac therapy„, blickt Lian in die Zukunft.

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