Herstellung eines vaskularisierten Herz-Patches zur kardialen Regeneration

• Antragstellerin: Maria Köhne, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie ; Entwicklungsbiologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 538972231

Die Transplantation von stammzell-abgeleiteten Kardiomyozyten (KMs) hat sich innerhalb der letzten 20 Jahre zu einer potenziell neuartigen Therapieform der Herzinsuffizienz entwickelt. Die Wirksamkeit wurde sowohl im Klein-als auch Großtiermodell nachgewiesen. Ein Ansatz ist die Transplantation von in vitro hergestellten Gewebepflastern, sogenannten Engineered Heart Tissue (EHT)-Patches. Auch wenn die Transplantation von EHT die Herzfunktion nach einem Myokardinfarkt (MI) signifikant verbessern konnte, bleibt die Größe der Transplantate und die damit einhergehende Verbesserung relativ gering. Ein Problem dieses Ansatzes stellt der hohe Verlust an funktionellen Zellen nach der Transplantation dar. Ursache dafür liegt unter anderem in der fehlenden Versorgung mit Sauerstoff, direkt nach der Transplantation. Die fehlende oder zu langsame Vaskularisation führt zum Absterben eines Großteils der Zellen im Transplantat. Das hier beantragte Projekt zielt darauf ab eine effiziente und praktisch umsetzbare Vaskularisation des Gewebes unmittelbar nach der Transplantation zu fördern. Hierfür soll ein multizellulärer Ansatz mit potenziell proangiogenen epikardialen Zellen (EPIs) und Endothelzellen (EZs) verfolgt werden, die jeweils eine wichtige Rolle für die Gefäßbildung und Reifung des Herzens während der embryologischen Entwicklung spielen. Aus Vorarbeiten der Arbeitsgruppe von Prof. Sinha ist bekannt, dass die Ko-Transplantation von KMs mit EPIs eine verbesserte Herzfunktion, Reifung der Kardiomyozyten im Gewebe sowie einer erhöhten Vaskularisation seitens des Empfängers fördert. Zudem konnte eine neue Patch-Matrix aus gefriergetrocknetem Kollagen entwickelt werden, die im Hühnerembryo vaskularisiert wurde und nach der Inkorporation von KMs die Herzfunktion am MI-Modell von Ratten verbesserte. Auf Basis dieser Vorarbeiten soll in diesem Projekt ein multizelluläres EHT-Patch mit geeigneter Trägermatrix und optimiertem Vaskularisationspotenzial hergestellt werden. Dafür wird zunächst die Zusammensetzung von drei Zelltypen (EPIs, EZs, KMs) in einer Ko-Kultur optimiert. Darauffolgend wird die geeignete Ko-Kultur auf verschiedenen Trägermaterialien getestet, um zu ermitteln welche der Matrizen die besten Eigenschaften für das Zellüberleben bietet. Hierfür soll das EHT subkutan in das Dorsum von adulten Ratten transplantiert werden. Sofern die Vaskularisation erfolgreich ist und ein Zellüberleben bestätigt werden kann, sollen EHTs in einer Studie auf verletzte Rattenherzen transplantiert werden, um zu untersuchen, ob die optimierten EHT-Patches vaskularisiert werden und die Herzfunktion signifikant erhöhen können. Dieses Projekt wird den Einfluss verschiedener Zelltypen in einem multizellulären EHT-Patch auf die Vaskularisation, Reife, Funktion und damit die biologische Relevanz eines solchen Konstrukts aufzeigen. Dieses Projekt leistet damit einen wichtigen Beitrag zum Wissen und Fortschritt im Feld der kardialen regenerativen Therapie.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Professor Sanjay Sinha, Ph.D.