Einem Team chinesischer Wissenschaftler ist es gelungen, den natürlichen Herzschrittmacher in einer Laborschale zu züchten. Das eröffnet die Möglichkeit, dass Patienten mit Herzrhythmusstörungen eines Tages ein biologisches Implantat anstelle eines elektronischen Geräts erhalten könnten.
Forscher des Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, das zur Chinesischen Akademie der Wissenschaften gehört, haben den Sinusknoten aus Stammzellen hergestellt. Der Sinusknoten ist ein Zellhaufen, der den Herzrhythmus vorgibt. Er wird manchmal auch als der Dirigent des Herzens bezeichnet, weil er die elektrischen Impulse erzeugt, die dem Herzen sagen, wann es schlagen soll.
Ein winziger Zellhaufen, der den Takt vorgibt
Der Sinusknoten ist eine kleine Struktur in der rechten oberen Herzkammer. Wenn er versagt, kann das Herz zu langsam, zu schnell oder unregelmäßig schlagen. Millionen Menschen weltweit sind auf elektronische Herzschrittmacher angewiesen, um diese Probleme zu beheben. Doch Herzschrittmacher haben Nachteile. Sie müssen operativ eingesetzt werden, die Batterien müssen ausgetauscht werden, und sie können anfällig für Infektionen oder Störungen sein.
Das Team aus Guangzhou wollte herausfinden, ob es eine biologische Alternative entwickeln kann. Die Forscher begannen mit menschlichen Stammzellen und führten sie durch eine Reihe chemischer Schritte, um sie in Sinusknotenzellen zu verwandeln. Der Prozess dauerte etwa 26 Tage. Am Ende schlugen die Zellen spontan, genau wie das Original.
Warum das für Menschen mit Herzkrankheiten wichtig ist
Die Wissenschaftler testeten das im Labor gezüchtete Gewebe anschließend an Ratten. Sie implantierten die Zellen in die Herzen von Ratten, deren eigener Sinusknoten deaktiviert worden war. Die transplantierten Zellen integrierten sich in das Herzgewebe der Ratten und begannen, den Herzschlag zu steuern. Die Herzen der Tiere nahmen wieder einen normalen Rhythmus an.
Für die lokale Bevölkerung in China, wo Herzkrankheiten eine der häufigsten Todesursachen sind, ist die Aussicht auf einen biologischen Herzschrittmacher bedeutend. Elektronische Herzschrittmacher sind wirksam, aber teuer und erfordern lebenslange Wartung. Ein lebendes Zellpflaster, das einmal implantiert werden könnte und ein Leben lang hält, wäre ein großer Fortschritt. Die Forschung steckt noch in den Anfängen, und Studien am Menschen sind wahrscheinlich noch Jahre entfernt. Doch die Arbeit zeigt, dass der Bau eines Ersatzes für den Dirigenten des Herzens keine Science-Fiction mehr ist.
Ein Schritt in Richtung regenerative Medizin
Die Studie, die in der Fachzeitschrift Cell Stem Cell veröffentlicht wurde, ist Teil einer breiteren Initiative in China, regenerative Therapien für Organversagen zu entwickeln. Das Land hat stark in die Stammzellforschung und klinische Anwendungen investiert. Wenn sich dieser Ansatz beim Menschen als sicher und wirksam erweist, könnte er die Behandlung von Herzrhythmusstörungen verändern, von denen weltweit zig Millionen Menschen betroffen sind.
Das Team aus Guangzhou arbeitet nun daran, die Produktion der Sinusknotenzellen hochzufahren und sie an größeren Tieren zu testen. Außerdem müssen sie sicherstellen, dass die Zellen keine Tumore bilden oder eine Immunabstoßung auslösen. Das sind Hürden, die jede Stammzelltherapie überwinden muss. Aber die Tatsache, dass ein biologischer Herzschrittmacher gezüchtet und an einem lebenden Tier getestet wurde, ist ein Meilenstein, der die Idee näher an die klinische Anwendung bringt.
