Ex vivo Therapie der ischämischen Kardiomyopathie unter Verwendung regenerationsfähiger biologischer Patchmaterialien

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Andreas Martens; Dr. Bettina Wiegmann
• Fachliche Zuordnung: Herz- und Gefäßchirurgie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286251789

Die ischämische Kardiomyopathie (ICM) ist weltweit eine derführenden Todesursachen. Im fortgeschrittenen Stadium bleiben nurkardiale Ersatzverfahren als therapeutische Option (HTX, VAD).Routineverfahren der Koronarrevaskularisation (u.a. Total ArterialRevascularisation (TAR); Off-Pump Coronary Artery Bypass (OPCAB))und funktionellen Myokardrekonstitution (z.B. ventrikulärePatchplastiken) können in weit fortgeschrittenen Erkrankungsstadiennicht ausgeschöpft werden und verlieren mit zunehmendemErkrankungsfortschritt ihre Effizienz. Die Ausweitungmikrochirurgischer Techniken in Kombination mit regenerativenTherapieansätzen verspricht Therapieerfolge auch infortgeschrittenen Erkrankungsstadien. Ausgedehntemikrochirurgische Maßnahmen zur Behandlung der fortgeschrittenenICM (z.B. ubiquitäre Thromendarterektomie (TEA )mitPatcherweiterung inkl. ventrikuläres chirurgisches Remodelling durchPatchplastik) lassen sich nur unter ex vivo Bedingungen erreichen.Die technischen Voraussetzungen wurden dazu in dem Vorprojekt der1. Förderperiode mit Hilfe des Organ Care Systems (OCS Herz)geschaffen. Rein zelluläre Ansätze der kardialen (Stamm)zelltherapiehaben in der Vergangenheit keine durchgreifenden klinischen Erfolgeerzielt. Daher kommen für die translationale Anwendung vor allemTissue Engineering Verfahren in Frage. Für eine weitreichendekoronarchirurgische Behandlung der ICM inklusive der Korrektur einerpathologischen Ventrikelgeometrie (z.B. bei Aneurysmata) sindPatchmaterialien erforderlich. Aktuell verfügbare biologischeProdukte sind durch chemische oder photoaktive Quervernetzungavitalisiert und durchlaufen in wenigen Jahren eine chronischeDegeneration. Artifizielle Materialien sind hingegen thrombogen undinfektionsanfällig. Es besteht somit die Notwendigkeit, neuebiofunktionale und regenerationsfähige Patchmaterialien zu entwickeln,die eine vollständige Bio- und Hämokompatibilität aufweisen und eine hohe Langzeithaltbarkeit besitzen. Sie sind besonders fürden Oberflächenersatz von kardiovaskulären Strukturen geeignet(Kontakt mit dem Blutstrom). Basierend auf unseren Vorerfahrungenmit dem OCS Herz und Vorarbeiten zur Biofunktionalisierung vonFremdoberflächen werden im vorgelegten Projekt hochverdichteteFibrin- und Spinnenseide-Konstrukte als Matrix für neuePatchmaterialien getestet. Diese werden nach in vitro Etablierunggeeigneter Endothelialisierungsprotokolle in einem ex vivoPerfusionsmodell des Herzens mit Endothelzellen besiedelt. DerEinsatz erfolgt koronar und myokardial. Biokompatibilität,Thrombogenizität und mechanische Festigkeit werden gegenüberkommerziell verfügbaren Kontrollmaterialien geprüft. Die Retentionder eingesetzten Zellen wird unter Koronarperfusion evaluiert. Ineiner finalen Stufe werden ex vivo-behandelte Herzen im Tiermodellretransplantiert und funktionell analysiert.

• DFG-Verfahren: Klinische Forschungsgruppen (Transferprojekt)
• Teilprojekt zu: KFO 311: (Prä-)terminales Herz- und Lungenversagen: mechanische Entlastung und Reparatur
• Anwendungspartner: TransMedics, Inc.