Es wurden Substanzen entwickelt, mit denen Wissenschaftler voll funktionsfähige Herzzellen herstellen können.
Abgenutzte Haut wächst schnell nach, abgestorbenes Herzgewebe nicht. Aus diesem Grund führt ein Herzstillstand häufig zu schwerwiegenden Langzeitproblemen. An der Technischen Universität Wien wurden chemische Substanzen entwickelt, die körpereigene Vorläuferzellen in funktionierende, schlagende Herzzellen verwandeln. Diese Entdeckung könnte die Tür zu einer neuen Art der regenerativen Medizin öffnen.
Die Vision der Technischen Universität Wien: Chemische Substanzen sollen helfen, Herzgewebe zu erzeugen. Bildnachweis: TU Wien
Schlagende Herzzellen im Labor
Embryonale Stammzellen können sich zu jeder Art von Gewebe entwickeln. Adulte Stammzellen können sich immer noch in verschiedene Zelltypen verwandeln, ihr Differenzierungspotential ist jedoch erheblich verringert. „Die Mechanismen, die die Differenzierung von Stammzellen in Gewebe beeinflussen, sind noch lange nicht verstanden“, sagt Professor Marko Mihovilovic (TU Wien). Inzwischen ist es seiner Forschergruppe jedoch gelungen, Substanzen zu synthetisieren, die den Differenzierungsprozess steuern. Vorläuferzellen können in Herzzellen umgewandelt werden, die schließlich in der Petrischale zu schlagen beginnen.
„Es ist bekannt, dass verschiedene Substanzen die Entwicklung des Herzgewebes beeinflussen. Wir haben Substanzen mit kardiogenem Potenzial systematisch synthetisiert und getestet “, sagt Thomas Lindner, Doktorand an der Technischen Universität Wien. Die maßgeschneiderten Chemikalien werden dann an den Vorläuferzellen von Mäusen an der Medizinischen Universität Wien getestet. „Mit den neuen Triazinderivaten, die wir verwenden, werden Stammzellen viel effizienter zu Herzzellen als mit allen anderen bisher getesteten Substanzen“, sagt Marko Mihovilovic. Das Team der Technischen Universität Wien hat die neue Methode bereits patentiert.
Baukasten für Moleküle
Der entscheidende Vorteil der an der Technischen Universität Wien entwickelten Methode ist ihre Flexibilität. „Unsere modularen Synthesestrategien ähneln dem Spielen mit LEGO Steinen. Durch die Montage sehr einfacher Bausteine kann ein sehr hoher Grad an Komplexität erreicht werden “, sagt Marko Mihovilovic. Es können viele verschiedene Variationen der Substanzen hergestellt werden, ohne dass für jede Substanz neue Synthesemethoden entwickelt werden müssen.
Herzgewebe aus dem Labor. Bildnachweis: TU Wien
Am Rande der neuen Medizin
Ziel ist es nun, dieses pharmakologische Instrument in ein Arzneimittel für den Menschen zu verwandeln. „Es ist entscheidend, die genaue Wirkungsweise aufzudecken. Wir wollen auf molekularer Ebene wissen, wie unsere Triazinderivate die Zellentwicklung beeinflussen “, sagt Mihovilovic.
„Wir wollen die Tür zu einer völlig neuen Art der regenerativen Medizin öffnen“, hofft Marko Mihovilovic. "Im Moment dominiert die Transplantationsmedizin, aber es wäre viel besser, im Labor Gewebe mit der eigenen DNA des Patienten zu erzeugen, damit die Gefahr einer Gewebeabstoßung vollständig beseitigt wird."
Nicht nur die Differenzierung von Stammzellen zu Geweben kann durch chemische Signale beeinflusst werden. Es ist auch möglich, den umgekehrten Weg zu gehen und differenzierte Zellen wieder in pluripotente Zellen umzuwandeln, die sich in verschiedene Gewebearten verwandeln können. „Unsere Vision ist es, einfach zu extrahierende Zellen wie Hautzellen mit einem Cocktail aus verschiedenen Chemikalien zu behandeln und so neues Gewebe zu schaffen“, sagt Mihovilovic. Synthetische Chemie wird dazu beitragen, das Problem zu überwinden, dass sich das Herzgewebe so schlecht regeneriert. Wenn die Therapie für den Menschen angewendet werden kann, könnte die Lebensqualität der Patienten drastisch erhöht und die Kosten für die Gesundheitsfürsorge könnten gesenkt werden.
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