Myokardiale Stammzelltherapie mit der Implantation von Myoblasten-besiedelten biodegradierbaren Polyurethanen

• Applicant: Professor Dr. Matthias Siepe
• Subject Area: Cardiac and Vascular Surgery
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 33647775

• Final Report Year: 2010

Final Report Abstract

Nach einem Herzinfarkt kann die Herzfunktion durch Einschleusen von Stammzellen zum Teil regeneriert werden. Bislang ist jedoch unklar, wie die Stammzellen den Effekt erzielen und auf welchem Weg man die Zellen applizieren muss. Es wird spekuliert, dass die Zellen spezielle Botenstoffe ausschütten und so im Herzen den positiven Effekt bewirken. In Vorversuchen haben wir biologisch abbaubare Polyurethane mit Muskelstammzellen besiedelt und als Matrix auf Infarktnarben am Herzen aufgebracht. Damit konnten wir das Fortschreiten einer Herzinsuffizienz effektiv verhindern. Die Herzfunktion wurde jedoch nicht vollständig wiederhergestellt. Wir beabsichtigten in dem beantragten Projekt, den Effekt von an Polyurethan gebundene Muskelstammzellen zu verbessern, indem vor der Matrix- Besiedlung in die Stammzellen Gene zur verstärkte Bildung von bestimmten Botenstoffen Gene eingeschleust wurden. Tatsächlich konnten vier Gene in die Zellen eingeschleust werden. Damit wurden vier unterschiedliche Botenstoffe jeweils von den Stammzellen in großer Menge produziert. Nachdem die Zellen auf die Matrix aufgebracht und auf den Herzinfarkt im Kleintiermodell aufgebracht wurden, fungierten die besiedelten Matrices somit als eine Art „Fabrik für Botenstoffe“. Einige Botenstoffe konnten tatsächlich zu einer relevanten Verbesserung der Herzfunktion beitragen. Diese Effekte wurden entweder durch eine Verkleinerung der Infarktgröße oder durch eine Neubildung von Blutgefässen vermittelt. Die genauen Mechanismen und die Kombination von den Botenstoffen werden Folgeprojekte dieser Untersuchungen sein. Diese von der DFG geförderten Studien haben Resultate für mehrere Publikationen erbracht, von denen zwei bereits publiziert sind. Einige Kongressbeiträge mit den Ergebnissen haben zum Teil erhebliche Aufmerksamkeit bei der Zuhörerschaft und der Wissenschaftspresse erzeugt.

Publications

• Polyurethane scaffolds seeded with genetically engineered skeletal myoblasts: a promising tool to regenerate myocardial function. Thorac Cardiovasc Surg 2009; 57:S30
  Blumenthal B, Golsong P, Poppe A, Heilmann C, Beyersdorf F, Schlensak C, Siepe M
  
• Functional regeneration after myocardial infarction by stem cell patches. Z Herz-Thorax-Gefäßchir 2010; 24:185-190
  Siepe M, Schlensak C, Beyersdorf F
  
• Polyurethane scaffolds seeded with genetically engineered skeletal myoblasts: a promising tool to regenerate myocardial function. Artificial Organs 2010; 34(2):E46-54
  Blumenthal B, Golsong P, Poppe A, Heilmann C, Beyersdorf F, Schlensak C, Siepe M
  
• Scaffold-based transplantation of Akt1-overexpressing stem cells: functional regeneration is associated with neoangiogenesis and reduced infarction size. Thorac Cardiovasc Surg 2010; 58:S88
  Siepe M, Golsong P, Blumenthal B, Trummer G, Wattenwyl R, Heilmann C, Schlensak C, Beyersdorf F
  
• Transplantation of SDF-1-overexpressing stem cells: is scaffold-based application needed for functional regeneration of ischemic myocardium? Thorac Cardiovasc Surg 2010; 58:S113-4
  Siepe M, Poppe A, Golsong P, Blumenthal B, Rylski B, Schlensak C, Beyersdorf F
  
• Scaffold-based Transplantation of Akt1-overexpressing Stem Cells: Functional Regeneration is Associated with Neoangiogenesis and Reduced Infarction Size Tissue Engineering
  Siepe M, Golsong P, Poppe A, Blumenthal B, Wattenwyl R, Heilmann C, Schlensak C, Beyersdorf F