Das Herz ist eine Pumpe, die den ganzen Körper mit Blut und somit mit Sauerstoff und Nahrung versorgt. Auf den ersten Blick ein einfaches Organ, meint Stammzellenforscher Jürgen Hescheler vom Institut für Neurophysiologie der Universität zu Köln.
"Wir wissen, im Herz sind eigentlich immer nur die gleichen Zellen. Muskelzellen, die sich zusammenziehen. Die Struktur ist relativ einfach. Und es gibt diverse Krankheiten beim Herzen, wo einfach nur diese Muskelzellen zu Grunde gehen. Das kann durch einen Infarkt geschehen, und dann geht einfach nur diese Muskelmasse verloren. Und es wird dann einfach weniger Blut in den Kreislauf gepumpt."
Viele Wissenschaftler haben deshalb versucht, die zugrunde gegangenen Herzmuskelzellen durch frische Zellen zu ersetzen. Adulte Stammzellen, Vorläuferzellen von Blut- oder Muskelzellen, wurden bereits vielfach an Patienten erprobt – mit unterschiedlichem Erfolg. Mittlerweile steht eindeutig fest: Wirklich ersetzen können adulte Stammzellen aus dem Patienten das geschädigte Herzgewebe nicht.
"Da ist es in der Tat so, dass die direkt nach der Injektion im Gewebe verbleiben. Aber in neueren Studien hat man dann geschaut: Nach drei bis vier Tagen, da waren die verschwunden. Diese Zellen haben eine recht hohe Migrationsrate, die können sich bewegen im Gewebe und gehen wahrscheinlich über die Blutbahn in das Blut über und verteilen sich dann auf den gesamten Organismus."
Die körpereigenen Stammzellen sind multipotent. Sie können viel, aber nicht genug. Vielseitiger und wandlungsfähiger sind pluripotente Zellen. Sie können sich in jegliches Körpergewebe umwandeln. Zu ihnen zählen sogenannte IPS-Zellen – indizierte pluripotente Stammzellen. Sie sind aus gewöhnlichen Körperzellen entstanden, und dann im Labor verjüngt worden. Diese IPS-Zellen haben ihre Fähigkeiten mittlerweile in Tierversuchen bewiesen, so Jürgen Hescheler von der Kölner Universität.
"Man hat dort definitiv festgestellt, dass die Zellen dort verbleiben im Gewebe, auch für längere Zeit, und dass hier die Funktion tatsächlich verbessert wird. Man hat auch gezeigt, für Monate oder Jahre sogar: Da ist es in der Tat so, dass die direkt nach der Injektion im Gewebe verbleiben. Man hat auch gezeigt: Wie koppeln sich die Zellen an, auch die elektrische Erregung der Zellen. Es ist wichtig, dass da keine unregelmäßigen Erregungen stattfinden. Diese Versuche sind durchgeführt worden und die waren doch recht positiv."
Aber auch bei den IPS-Zellen sind längst nicht alle Fragen geklärt. Da sie sich sehr schnell teilen, stellen sie ein Tumorrisiko dar. Deshalb müssen sie vor dem Verpflanzen in Herz-Vorläuferzellen umgewandelt werden. Aber nicht alle Zellen im Herzen sind gleich. Das hat der renommierte Stammzellenforscher Kenneth Chien an der Harvard-University in Boston herausgefunden.
"Die linke Seite des Herzens hat spezialisierte Vorläuferzellen, und die rechte Herzseite besitzt andere Vorläuferzellen. Die Zellen der linken Seite bilden vor allem die pumpenden Muskelzellen. Die rechte Seite besitzt verschiedene Zellen für unterschiedliche Aufgaben im Herzen."
Kenneth Chien wechselt dieses Jahr von der Harvard-University an das Karolinska-Institut nach Stockholm. Er ist gewissermaßen nach Europa abgeworben worden. An beiden Standorten erforscht er zurzeit ein neues Verfahren, das er bei der Tagung des Stammzellennetzwerks Nordrhein-Westfalen in Köln vorstellte.
Weil es schwierig ist, genau die richtigen heilenden Zellen an den richtigen Ort im Herzen zu bringen, verzichtet Kenneth Chien darauf, Stammzellen im Labor zu züchten, die dann ins Herz verpflanzt werden. Stattdessen aktiviert er die Zellen, die bereits im Herzen vorhanden sind. So bleiben die richtigen Zellen am richtigen Ort und erneuern dort das Herzgewebe.
Mit genau zielenden Molekülen, sogenannter Boten-RNA, ist es ihm gelungen, einzelne Herzzellen so zu aktivieren, so dass sie geschädigtes Herzgewebe reparieren. Kenneth Chien braucht also keine Stammzellen von außen, sondern zielt exakt auf bestimmte Vorläuferzellen im Herzen.
"Die RNA haben wir so konstruiert, dass sie nur einen kurzen Impuls gibt, ein Startsignal. So wird in den Zellen ein bestimmtes Protein sehr schnell und in großer Menge hergestellt. Schon nach 24 Stunden ist das Signal verschwunden. Aber es wird auch nicht mehr gebraucht."
Die RNA wirkt wie ein Startsignal. Sie sorgt dafür, dass bestimmte Proteine gebildet werden, die den Reparaturprozess im Herzen einleiten. Zur Vorbereitung der ersten klinischen Versuche haben die Wissenschaftler bereits begonnen, mit Schweinen zu experimentieren. Gerade in der Herzmedizin ist es wichtig, mit Tieren zu forschen, deren Herz in etwa so groß ist wie das des Menschen. Wann das Verfahren erstmals an Menschen erprobt wird, steht noch nicht fest.
"Wir wissen, im Herz sind eigentlich immer nur die gleichen Zellen. Muskelzellen, die sich zusammenziehen. Die Struktur ist relativ einfach. Und es gibt diverse Krankheiten beim Herzen, wo einfach nur diese Muskelzellen zu Grunde gehen. Das kann durch einen Infarkt geschehen, und dann geht einfach nur diese Muskelmasse verloren. Und es wird dann einfach weniger Blut in den Kreislauf gepumpt."
Viele Wissenschaftler haben deshalb versucht, die zugrunde gegangenen Herzmuskelzellen durch frische Zellen zu ersetzen. Adulte Stammzellen, Vorläuferzellen von Blut- oder Muskelzellen, wurden bereits vielfach an Patienten erprobt – mit unterschiedlichem Erfolg. Mittlerweile steht eindeutig fest: Wirklich ersetzen können adulte Stammzellen aus dem Patienten das geschädigte Herzgewebe nicht.
"Da ist es in der Tat so, dass die direkt nach der Injektion im Gewebe verbleiben. Aber in neueren Studien hat man dann geschaut: Nach drei bis vier Tagen, da waren die verschwunden. Diese Zellen haben eine recht hohe Migrationsrate, die können sich bewegen im Gewebe und gehen wahrscheinlich über die Blutbahn in das Blut über und verteilen sich dann auf den gesamten Organismus."
Die körpereigenen Stammzellen sind multipotent. Sie können viel, aber nicht genug. Vielseitiger und wandlungsfähiger sind pluripotente Zellen. Sie können sich in jegliches Körpergewebe umwandeln. Zu ihnen zählen sogenannte IPS-Zellen – indizierte pluripotente Stammzellen. Sie sind aus gewöhnlichen Körperzellen entstanden, und dann im Labor verjüngt worden. Diese IPS-Zellen haben ihre Fähigkeiten mittlerweile in Tierversuchen bewiesen, so Jürgen Hescheler von der Kölner Universität.
"Man hat dort definitiv festgestellt, dass die Zellen dort verbleiben im Gewebe, auch für längere Zeit, und dass hier die Funktion tatsächlich verbessert wird. Man hat auch gezeigt, für Monate oder Jahre sogar: Da ist es in der Tat so, dass die direkt nach der Injektion im Gewebe verbleiben. Man hat auch gezeigt: Wie koppeln sich die Zellen an, auch die elektrische Erregung der Zellen. Es ist wichtig, dass da keine unregelmäßigen Erregungen stattfinden. Diese Versuche sind durchgeführt worden und die waren doch recht positiv."
Aber auch bei den IPS-Zellen sind längst nicht alle Fragen geklärt. Da sie sich sehr schnell teilen, stellen sie ein Tumorrisiko dar. Deshalb müssen sie vor dem Verpflanzen in Herz-Vorläuferzellen umgewandelt werden. Aber nicht alle Zellen im Herzen sind gleich. Das hat der renommierte Stammzellenforscher Kenneth Chien an der Harvard-University in Boston herausgefunden.
"Die linke Seite des Herzens hat spezialisierte Vorläuferzellen, und die rechte Herzseite besitzt andere Vorläuferzellen. Die Zellen der linken Seite bilden vor allem die pumpenden Muskelzellen. Die rechte Seite besitzt verschiedene Zellen für unterschiedliche Aufgaben im Herzen."
Kenneth Chien wechselt dieses Jahr von der Harvard-University an das Karolinska-Institut nach Stockholm. Er ist gewissermaßen nach Europa abgeworben worden. An beiden Standorten erforscht er zurzeit ein neues Verfahren, das er bei der Tagung des Stammzellennetzwerks Nordrhein-Westfalen in Köln vorstellte.
Weil es schwierig ist, genau die richtigen heilenden Zellen an den richtigen Ort im Herzen zu bringen, verzichtet Kenneth Chien darauf, Stammzellen im Labor zu züchten, die dann ins Herz verpflanzt werden. Stattdessen aktiviert er die Zellen, die bereits im Herzen vorhanden sind. So bleiben die richtigen Zellen am richtigen Ort und erneuern dort das Herzgewebe.
Mit genau zielenden Molekülen, sogenannter Boten-RNA, ist es ihm gelungen, einzelne Herzzellen so zu aktivieren, so dass sie geschädigtes Herzgewebe reparieren. Kenneth Chien braucht also keine Stammzellen von außen, sondern zielt exakt auf bestimmte Vorläuferzellen im Herzen.
"Die RNA haben wir so konstruiert, dass sie nur einen kurzen Impuls gibt, ein Startsignal. So wird in den Zellen ein bestimmtes Protein sehr schnell und in großer Menge hergestellt. Schon nach 24 Stunden ist das Signal verschwunden. Aber es wird auch nicht mehr gebraucht."
Die RNA wirkt wie ein Startsignal. Sie sorgt dafür, dass bestimmte Proteine gebildet werden, die den Reparaturprozess im Herzen einleiten. Zur Vorbereitung der ersten klinischen Versuche haben die Wissenschaftler bereits begonnen, mit Schweinen zu experimentieren. Gerade in der Herzmedizin ist es wichtig, mit Tieren zu forschen, deren Herz in etwa so groß ist wie das des Menschen. Wann das Verfahren erstmals an Menschen erprobt wird, steht noch nicht fest.